从微殖民地生长扩张中推断细菌的种际相互作用

科学领域:

• 微生物学 微生物学
• 系统生物学 系统生物学
• 计算生物学 计算生物学

背景情况:

• 细菌物种的相互作用对社区功能至关重要,但通常使用大量测量来研究,这些测量忽略了细胞对细胞的变异性和空间背景.
• 在更细致的尺度上理解这些相互作用对于预测微生物社区行为至关重要.

研究的目的:

• 通过实时测量微殖民地的表面生长来研究细菌物种相互作用和运动变异.
• 为了在不同的基质条件下比较*Pseudomonas putida*和*P. veronii*的单种和共同种植.
• 分析创始细胞密度,空间定位和表型变异对微殖民地生长的影响.

主要方法:

• 实时测量数千个微殖民地的表面生长.
• 在单种和共同种植中培养*Pseudomonas putida*和*P. veronii*.
• 使用基质竞争 (苏酸盐) 和基质独立性 (d-曼尼托,普特) 条件.
• 采用细胞代理生长建模,外代谢物分析和模拟.

主要成果:

• 在单种植中,微殖民地大小取决于创始细胞密度,定位,生长率和滞后时间.
• 在基质竞争下,P. putida受到了青,但两种物种的最大生长率都降低了;一些P. veronii微殖民地由于表型变异而意外地变大.
• 观察到创始细胞比率和殖民地面积比率之间的线性关系,斜率表明相互作用强度,但动力模型无法完全预测观察到的生物质比率,这表明交叉养或抑制.

结论:

• 微殖民地生长实验为细菌相互作用和社区动态提供了宝贵的见解.
• 细胞间的变异性和空间环境是影响细菌社区结构和功能的关键因素.
• 除了固有的生长动力学之外,诸如代谢物交换之类的因素显著塑造了细菌群体中的空间相互作用.