Monitoraggio della colonizzazione e della manutenzione batterica sull'Arabidopsis thaliana Radici in un sistema idroponico galleggiante

Susanna  L. Harris; Cesar  A. Pelaez; Elizabeth  A. Shank

doi:10.3791/59517

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Articolo metodologico

Monitoraggio della colonizzazione e della manutenzione batterica sull'Arabidopsis thaliana Radici in un sistema idroponico galleggiante

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DOI:

10.3791/59517

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28 maggio 2019

Susanna L. Harris¹ , Cesar A. Pelaez² , Elizabeth A. Shank¹^,²

¹Department of Microbiology and Immunology, University of North Carolina at Chapel Hill, ²Department of Biology, University of North Carolina at Chapel Hill

In questo articolo

Sommario

Qui descriviamo un test di crescita delle piante idroponica per quantificare la presenza delle specie e visualizzare la distribuzione spaziale dei batteri durante la colonizzazione iniziale delle radici delle piante e dopo il loro trasferimento in diversi ambienti di crescita.

Abstract

I batteri formano microbiomi di rizosfera complessi modellati da microbi interagenti, organismi più grandi e l'ambiente abiotico. In condizioni di laboratorio, la colonizzazione della rizosfera da batteri che promuovono la crescita delle piante (PGPB) può aumentare la salute o lo sviluppo di piante ospiti rispetto alle piante non colonizzate. Tuttavia, nelle impostazioni di campo, i trattamenti batterici con PGPB spesso non forniscono benefici sostanziali alle colture. Una spiegazione è che questo può essere dovuto alla perdita del PGPB durante le interazioni con microbi del suolo endogeni durante la durata della vita della pianta. Questa possibilità è stata difficile da confermare, dal momento che la maggior parte degli studi si concentra noto sulla colonizzazione iniziale piuttosto che sul mantenimento del PGPB all'interno delle comunità di rizosfera. Si ipotizza qui che l'assemblaggio, la coesistenza e il mantenimento delle comunità batteriche siano modellati da caratteristiche deterministiche del microambiente di rizosfera, e che queste interazioni possano influenzare la sopravvivenza di PGPB in ambienti nativi. Per studiare questi comportamenti, un saggio idroponico della crescita vegetale è ottimizzato utilizzando l'Arabidopsis thaliana per quantificare e visualizzare la distribuzione spaziale dei batteri durante la colonizzazione iniziale delle radici delle piante e dopo il trasferimento a una crescita diversa Ambienti. La riproducibilità e l'utilità di questo sistema vengono quindi convalidate con la ben studiata PGPB Pseudomonas simiae. Per studiare come la presenza di più specie batteriche può influenzare la colonizzazione e la dinamica di manutenzione sulla radice della pianta, una comunità modello da tre ceppi batterici (un Arthrobacter, Curtobacterium, e Microbacterium specie) originariamente isolata dalla rizosfera A. thaliana. È dimostrato che la presenza di queste diverse specie batteriche può essere misurata utilizzando questo saggio idroponico di pianta-maintanence, che fornisce un'alternativa agli studi della comunità batterica basata sul sequenziamento. Studi futuri che utilizzano questo sistema possono migliorare la comprensione del comportamento batterico nei microbiomi vegetali multispecie nel tempo e nelle mutevoli condizioni ambientali.

Introduzione

La distruzione delle colture da malattie batteriche e fungine comporta una riduzione della produzione alimentare e può interrompere gravemente la stabilità globale¹. Sulla base della scoperta che i microbi nei suoli soppressivi sono responsabili dell'aumento della salute delle piante^2,gli scienziati hanno chiesto se il microbioma vegetale possa essere sfruttato per sostenere la crescita delle piante modificando la presenza e l'abbondanza di particolari specie batteriche³. I batteri trovati per aiutare nella crescita o nello sviluppo delle piante sono collettivamente rilegati ai batteri che promuov....