Genomic mining of plant-induced secondary metabolites in symbiotic cyanobacteria

共生蓝藻中植物诱导的次生代谢产物的基因组挖掘

基本信息

项目摘要

Nitrogen-fixing cyanobacteria of the species Nostoc punctiforme are attractive partners and found in manifold symbioses with different plants and fungi. The filamentous cyanobacteria feature one of the most sophisticated life styles in the bacterial world and are capable of differentiating into four distinct cell types. Genome sequencing of N. punctiforme has revealed a large number of secondary metabolite gene clusters. Most of the clusters are orphan, i.e. the associated metabolites are currently unknown. MALDI-Imaging studies of N. punctiforme in symbiotic association with Gunnera manicata or in the neighborhood of the symbiotic partner Blasia pusilla have revealed a reprogramming of the secondary metabolome upon symbiotic interactions and indicate an up regulation of so far cryptic compounds in planta. The aims of the current project are1) To identify metabolites and biosynthetic gene clusters up regulated in planta2) To survey the transcriptional reprogramming of N. punctiforme in the neighborhood of B. pusilla3) To assess whether the reprogramming of the secondary metabolome is host- and strain-specific4) To structurally elucidate so far cryptic compounds from N. punctiforme5) To analyze the role of secondary metabolites in plantaThe results of this project are expected to provide new insights into the governing chemistry balancing cellular differentiation and symbiotic interactions of N. punctiforme. Moreover, we hope to uncover entirely new metabolite families for cyanobacteria and to estimate their biotechnological potential.
斑点发菜的固氮蓝藻是一种很有吸引力的伙伴,存在于与不同植物和真菌的多种共生环境中。丝状蓝藻是细菌世界中最复杂的生活方式之一,能够分化为四种不同的细胞类型。斑点拟青霉基因组测序发现了大量的次生代谢物基因簇。大多数簇是孤立的,即相关的代谢物目前尚不清楚。对与Gunnera manicata共生或在共生伙伴Blasia pusilla附近的斑点夜蛾的MALDI成像研究揭示了共生相互作用下次生代谢组的重新编程,并表明迄今在Planta中的神秘化合物上调。当前项目的目的是:1)鉴定在植物中上调的代谢物和生物合成基因簇2)调查B.pusilla3)附近斑点拟青霉的转录重编程3)评估次生代谢组的重编程是否是宿主和菌株特有的4)从结构上阐明迄今未知的化合物5)分析次生代谢物在植物中的作用该项目的结果有望为控制斑点拟青霉细胞分化和共生相互作用的主导化学提供新的见解。此外,我们希望发现蓝藻的全新代谢物家族,并评估它们的生物技术潜力。

项目成果

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High-Density Cultivation of Terrestrial Nostoc Strains Leads to Reprogramming of Secondary Metabolome
  • DOI:
    10.1128/aem.01510-17
  • 发表时间:
    2017-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Guljamow, Arthur;Kreische, Marco;Dittmann, Elke
  • 通讯作者:
    Dittmann, Elke
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