Combining SIMS and mechanistic modelling to reveal nutrient kinetics in an algal-bacterial mutualism.
Combining SIMS and mechanistic modelling to reveal nutrient kinetics in an algal-bacterial mutualism.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0251643
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Croze OA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Laeverenz Schlogelhofer H;Peaudecerf FJ;Bunbury F;Whitehouse MJ;Foster RA;Smith AG;Croze OA
微生物群落对于生物地球化学过程、动物和植物的健康以及生物技术目的都具有相当重要的意义。微生物相互作用的一个关键特征是细胞间营养物质的交换。同位素标记和二次离子质谱分析（SIMS）可以在单个细胞水平上确定营养通量和底物利用的异质性。在这里，我们提出了一种新的方法，将SIMS实验与机制建模相结合，以揭示否则难以获得的营养动力学。该方法用于研究赖因衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）依赖维生素b12的突变体与产生维生素b12的异养细菌日本中根菌（Mesorhizobium japonicum）之间的合成共生伙伴关系的开始，该关系由藻类光合作用支持。结果表明，初始固定碳库延迟了共生交叉取食的开始；值得注意的是，我们的方法允许首次量化这种预期延迟。我们的方法广泛适用于其他微生物系统，并将有助于进一步了解微生物相互作用的机制。
Microbial communities are of considerable significance for biogeochemical processes, for the health of both animals and plants, and for biotechnological purposes. A key feature of microbial interactions is the exchange of nutrients between cells. Isotope labelling followed by analysis with secondary ion mass spectrometry (SIMS) can identify nutrient fluxes and heterogeneity of substrate utilisation on a single cell level. Here we present a novel approach that combines SIMS experiments with mechanistic modelling to reveal otherwise inaccessible nutrient kinetics. The method is applied to study the onset of a synthetic mutualistic partnership between a vitamin B12-dependent mutant of the alga Chlamydomonas reinhardtii and the B12-producing, heterotrophic bacterium Mesorhizobium japonicum, which is supported by algal photosynthesis. Results suggest that an initial pool of fixed carbon delays the onset of mutualistic cross-feeding; significantly, our approach allows the first quantification of this expected delay. Our method is widely applicable to other microbial systems, and will contribute to furthering a mechanistic understanding of microbial interactions.
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DOI：
10.1073/pnas.1810949115
发表时间：
2018-11-20
影响因子：
11.1
作者：
Harcombe WR;Chacón JM;Adamowicz EM;Chubiz LM;Marx CJ
通讯作者：
Marx CJ
影响因子：
1.4
作者：
Gurung, TB;Urabe, J;Nakanishi, M
通讯作者：
Nakanishi, M
影响因子：
4.4
作者：
Behrens, Sebastian;Loesekann, Tina;Spormann, Alfred M.
通讯作者：
Spormann, Alfred M.
影响因子：
11
作者：
Fritts, Ryan K.;Bird, Jordan T.;McKinlay, James B.
通讯作者：
McKinlay, James B.
DOI：
10.1038/ismej.2011.26
发表时间：
2011-09
期刊：
The ISME journal
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
--