Linking plant nutritional status to plant-microbe interactions.
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复制标题
将植物营养状况与植物-微生物相互作用联系起来
DOI：
10.1371/journal.pone.0068555
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Borriss R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Carvalhais LC;Dennis PG;Fan B;Fedoseyenko D;Kierul K;Becker A;von Wiren N;Borriss R
植物已经发展出了广泛的适应性来克服营养限制，包括改变根部释放的含碳化合物的数量和组成。根相关细菌在很大程度上受到这些化合物的影响，这些化合物可以被视为信号或底物。在这里，我们评估了从氮（N），磷酸盐（P），铁（Fe）和钾（K）的不足下生长的玉米植物收集的根分泌物对植物生长促进根细菌（PGPR）解淀粉芽孢杆菌FZB 42的转录组的影响。最大的变化，基因表达模式中观察到的细胞暴露于N-，其次是P-缺乏植物的分泌物。缺氮玉米的分泌物在FZB 42的指数生长期引发了一种普遍的胁迫反应，这一点可以通过抑制许多参与蛋白质合成的基因来证明。从P-缺陷植物的分泌物诱导细菌的基因参与的趋化性和运动性，而分泌物释放的Fe和K缺陷的植物并没有引起显着的变化，在细菌的转录组在指数生长期。营养缺乏的玉米分泌物引起的细菌中的全局转录变化与根分泌物中的氨基酸天冬氨酸、缬氨酸和谷氨酸的浓度显著相关，这表明与N、P、Fe和K缺乏的玉米根分泌物的代谢组学相关的FZB 42的转录谱分析是更好地理解营养胁迫条件下植物-微生物相互作用的有力途径。
Plants have developed a wide-range of adaptations to overcome nutrient limitation, including changes to the quantity and composition of carbon-containing compounds released by roots. Root-associated bacteria are largely influenced by these compounds which can be perceived as signals or substrates. Here, we evaluate the effect of root exudates collected from maize plants grown under nitrogen (N), phosphate (P), iron (Fe) and potassium (K) deficiencies on the transcriptome of the plant growth promoting rhizobacterium (PGPR) Bacillus amyloliquefaciens FZB42. The largest shifts in gene expression patterns were observed in cells exposed to exudates from N-, followed by P-deficient plants. Exudates from N-deprived maize triggered a general stress response in FZB42 in the exponential growth phase, which was evidenced by the suppression of numerous genes involved in protein synthesis. Exudates from P-deficient plants induced bacterial genes involved in chemotaxis and motility whilst exudates released by Fe and K deficient plants did not cause dramatic changes in the bacterial transcriptome during exponential growth phase. Global transcriptional changes in bacteria elicited by nutrient deficient maize exudates were significantly correlated with concentrations of the amino acids aspartate, valine and glutamate in root exudates suggesting that transcriptional profiling of FZB42 associated with metabolomics of N, P, Fe and K-deficient maize root exudates is a powerful approach to better understand plant-microbe interactions under conditions of nutritional stress.
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