植物控制着与它们共生的微生物的基因

植物的开销

渥太华大学的研究人员发现,植物可能能够控制其亲密的根系融合的遗传 - 它们生活在共生中的生物 - 从而更好地了解他们的增长。

除了对所有陆地生态系统有重大影响,他们的发现可能会导致改进生态友好型农业应用。

我们谈到了研究领导尼古拉斯科拉迪,渥太华大学的微生物基因组学系副教授,并在科拉迪实验室的博士后作家Kokkoris博士后,在Corradi实验室,了解更多关于他们最近发表yabo124的研究日志当代生物学yabo124

你能告诉我们更多关于你的发现吗?

Nicolas Corradi:“我们发现植物与其微生物共生之间的迷人遗传调节,称为丛枝菌根真菌(AMF)。

AMF是植物专性共生体,生长在植物的根内,帮助其宿主更好地生长,并对环境胁迫具有更强的抵抗力。

AMF遗传学一直以来都很神秘;典型的细胞只有一个细胞核,而AMF细胞却有数千个细胞核,这些细胞核在遗传上是不同的。这些核是如何相互沟通的,植物是否能控制它们的相对丰度,一直都是一个谜。

AMF孢子的核含量

每个孢子都含有数百个核。使用共聚焦显微镜生成图像。孢子内的明亮斑点代表用荧光染料标记的核。图像是沿Z轴编码的颜色,用于深度识别,白色和红色颜色更靠近观察者,而蓝色是最远的。每个图像是大约300 z堆叠(0.35um间隔)的结果。信誉:渥太华大学/显微镜实验室(渥太华 - rdc,农业和农业加拿大)

我们的工作为这种独特的遗传状况提供了见解:

1-我们证明了宿主植物的共生体影响着它们的真菌共生体所携带的数千个共存核的相对丰度。

2-我们发现有证据表明,不同遗传背景的共存细胞核协作,而不是彼此竞争,因此可能最大限度地提高真菌及其植物合作伙伴的增长益处。“

你是怎么来到这些结论的?

Vasilis Kokkoris:“我们利用先进的显微镜和数学模型实现了一种新的分子方法。每个AMF孢子携带数百个细胞核(见图)。

通过分析单个孢子,我们能够量化数千个细胞核的遗传,并确定它们在不同真菌菌株和植物物种中的相对丰度。

为了确保我们准确地分析单一核,我们使用先进的显微镜来可视化并计算孢子中的核。

最后,我们使用数学建模来证明观察到我们所识别的核基因型的丰富是运气的产物,而是它们之间的驱动合作的结果。

为了更好地理解调节AMF核的内容,我们将不同的AMF菌株与不同的宿主一起生长,发现植物具有控制真菌核的相对丰度。“

你的发现有什么影响?

Nicolas Corradi:“多年来,AMF被认为是遗传特点,远离模型生物。在植物AMF实验中通常观察到不一致。例如,生长与不同植物的相同真菌菌株可导致巨大不同的植物产量。很长一段时间,植物生长的这种差异被归咎于AMF神秘的遗传学。

我们的研究提供了一个答案,因为我们证明了这些真菌的基因,以及它们对植物生长的影响,可以被植物操纵,从而解释了观察到的植物生长变异的原因。

从环境的角度来看,这种新知识可以更好地了解植物如何影响其共生伙伴的遗传,从而影响整个陆地生态系统。

从经济的角度来看,它开辟了改善可持续农业应用的门。“

参考:《宿主身份影响丛枝菌根真菌的核动力学》作者:Vasilis Kokkoris, Pierre-Luc Chagnon, Gökalp Yildirir, Kelsey Clarke, Dane Goh, Allyson M. MacLean, Jeremy Dettman, Franck Stefani和Nicolas Corradi, 2021年2月4日,当代生物学yabo124
DOI:10.1016 / J.CUB.2021.01.035

这项研究由渥太华大学科拉迪实验室领导,并在渥太华大学和加拿大农业和农业食品(AAFC)进行。科拉迪实验室的两名成员,渥太华大学的博士生Gökalp Yildirir和最近毕业的Kelsey Clarke也对这项研究做出了贡献。

另一位共同作者包括蒙特利尔大学生物科学系助理教授Pierre-Luc Chagnon博士,渥太华大学生物科学系助理教授和她的MSC学生丹Leyabo124GOH,以及Jeremy Dettman博士和来自农业和农业加拿大的Franck Stefani博士(渥太华研发中心)。

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