Partner association and adaptation in the Dictyostelium-Burkholderia proto-farming symbiosis

盘基网柄菌-伯克霍尔德氏菌原始农业共生中的伙伴关联和适应

基本信息

  • 批准号:
    1656756
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 80.73万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2022-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Members of different species sometimes associate and adapt to each other. Sometimes the associations are mutually beneficial, as in many of the bacteria associated with the human gut. In this work, the investigators will explore the mostly beneficial interactions in a much simpler system where several bacterial species are carried in the gut of an amoeba. The bacteria gain by being transported to new localities in amoeba spores while the amoeba gains by being able to seed out populations of food bacteria in new areas. The result is a sort of primitive farming. The investigators will first explore how selection works on this system using experiments to test new theory that could also be applied to more complex systems. Second, they will explore how the partnerships are formed. Are the partners attracted to each other and are particularly good food bacteria favored? Finally, the investigators will determine many of the amoeba and bacterial genes that control this interaction, exploiting the fact that both partners can be genetically manipulated. The students and post-doctoral individuals in this project will gain valuable training in important areas like genomics. The investigators will also impact high school students through on-campus workshops, undergrads and grads via a blog on being an academic, and the local community via an innovative science booth at the Ferguson farmer's market.The social amoeba Dictyostelium discoideum and two clades of Burkholderia bacteria engage in a remarkable microbiome-like symbiosis. The Burkholderia gain dispersal inside amoeba spores and also induce carriage of food bacteria that are released after spore dispersal to seed new food crops for the amoebas. This model system for symbiosis exploits short lifespans, small genomes, genetically manipulability, and other advantages. The PIs will use a new theoretical framework to estimate components of selection for both partners (Aim 1). This framework draws on analogies with kin selection theory and promises to be similarly useful. Second, they will explore partner association, testing how Burkholderia and Dictyostelium find each other, whether they succeed at choosing beneficial partners, and whether there is preferential association with beneficial food bacteria. Finally, they will discover many of the genes involved in the symbiosis and how they have evolved (Aim 3). Insertional mutant libraries of both partners will be constructed, put through various selection regimes, and sequenced to determine frequency changes that will identify relevant genes.
不同物种的成员有时会相互联系和适应。有时这种联系是互利的,就像许多与人类肠道有关的细菌一样。在这项工作中,研究人员将在一个简单得多的系统中探索最有益的相互作用,在这个系统中,变形虫的肠道中携带了几种细菌。细菌通过变形虫孢子被运送到新的地方而获得,而变形虫通过能够在新的地区播种食物细菌种群而获得。结果是一种原始的农业。研究人员将首先探索选择如何在这个系统上工作,使用实验来测试新的理论,这些理论也可以应用于更复杂的系统。第二,他们将探讨如何建立伙伴关系。伴侣之间是否相互吸引,是否特别受到好的食物细菌的青睐?最后,研究人员将确定许多控制这种相互作用的阿米巴和细菌基因,利用这两个伙伴可以被基因操纵的事实。该项目的学生和博士后将在基因组学等重要领域获得宝贵的培训。研究人员还将通过校园研讨会影响高中生,通过博客影响本科生和毕业生成为一名学者,并通过在弗格森农贸市场的创新科学摊位影响当地社区。社会阿米巴Dictyosteelium discoideum和伯克霍尔德氏菌的两个分支参与了一个显着的微生物组样共生。伯克霍尔德氏菌在变形虫孢子内传播,并诱导携带食物细菌,这些食物细菌在孢子传播后释放出来,为变形虫播种新的食物作物。这种共生模式系统利用了寿命短、基因组小、基因可操纵性和其他优点。PI将使用一个新的理论框架来估计双方选择的组成部分(目标1)。这个框架借鉴了亲属选择理论的类比,并承诺同样有用。 其次,他们将探索伙伴关系,测试伯克霍尔德氏菌和网骨藻如何找到彼此,它们是否成功地选择了有益的伙伴,以及是否与有益的食物细菌有优先联系。 最后,他们将发现许多参与共生的基因以及它们是如何进化的(目标3)。双方的插入突变体库将被构建,通过各种选择制度,并测序,以确定频率的变化,将确定相关基因。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Obituary: The nine lives of Richard D. Alexander
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    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Kyle Summers, David Lahti
  • 通讯作者:
    Kyle Summers, David Lahti
Where are the bacteria? Using photos of skin samples to test hypotheses.
细菌在哪里?
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mather, Rory
  • 通讯作者:
    Mather, Rory
Diversity of Free-Living Environmental Bacteria and Their Interactions With a Bactivorous Amoeba
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Takaaki B. Narita1, 2
  • 通讯作者:
    Takaaki B. Narita1, 2
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