Molecular analysis of plant root-microbe interaction

植物根-微生物相互作用的分子分析

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2017-05829
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Objective Plant roots offer mechanical support and absorb water and nutrients from soil; however, roots also help plants interact with the soil environment. The survival and productivity of plants depends largely on the ability of the root system to sense and respond to biotic and abiotic factors in the soil. Bacteria, one of the biotic factors in the rhizosphere influence the physiology of the plant root and subsequently the overall health of the plant. This opens the potential to improve plant health and productivity by selectively increasing the population of beneficial bacteria while reducing or minimizing those bacteria exhibiting pathogenic activity in the rhizosphere. To achieve this objective a clear understanding of the plant and bacterial factors that mediate root-bacteria interaction is essential. My research focuses on understanding the plant factors that influence this root-microbe interaction and exploring how this information can be used to improve agricultural productivity. One of the questions we are asking is: Are there plant genes that allow selective colonization of plant roots by beneficial bacteria? To address this question we are using the model plant Arabidospsis thaliana and bacteria Pseudomonas syringe pv tomato DC3000 [Pst DC3000] (pathogen) and Pseudomonas putida (beneficial). With the support from the previous Discovery Grant funding we have identified Arabidopsis single gene mutants that exhibited two contrasting colonization patterns: i) mutants that support growth of the pathogen Pst DC3000 and reduced colonization of the beneficial bacteria P. putida, and ii) mutants that promote colonization by P. putida linked to reduced growth of Pst DC3000. The proposed research program will use these mutants to understand the molecular basis of root-microbe interaction with emphasis on the proteins coded by the target genes. The objectives of this research program are: 1. To study the spatiotemporal expression of target genes in the presence of pathogenic and beneficial bacteria 2. To characterize the protein coded by these genes and to identify interacting proteins. This proposed research program will add new knowledge on the genetic basis of root-microbe interactions. The genes identified in this research program will aid in the development of crop varieties that can selectively promote beneficial microbes in the rhizosphere. Development of such crop varieties will reduce the use of agricultural inputs like fertilizer, pesticides and water ultimately contributing to sustainable agricultural practices.
目的 植物的根提供机械支持,并从土壤中吸收水分和养分;然而,根也帮助植物与土壤环境相互作用。 植物的生存和生产力在很大程度上取决于根系感知和响应土壤中生物和非生物因素的能力。 细菌是根际环境中的生物因子之一,它影响植物根系的生理,进而影响植物的整体健康。这打开了通过选择性地增加有益细菌的群体同时减少或最小化在根际中表现出致病活性的那些细菌来改善植物健康和生产力的潜力。 为了实现这一目标,对介导根-细菌相互作用的植物和细菌因素的清楚理解是必不可少的。我的研究重点是了解影响这种根微生物相互作用的植物因素,并探索如何利用这些信息来提高农业生产力。我们要问的一个问题是:是否存在允许有益细菌选择性地在植物根部定植的植物基因? 为了解决这个问题,我们使用了模式植物拟南芥和细菌假单胞菌注射器pv番茄DC 3000 [Pst DC 3000](病原体)和恶臭假单胞菌(有益)。在先前的发现资助基金的支持下,我们已经鉴定了表现出两种相反的定殖模式的拟南芥单基因突变体:i)支持病原体Pst DC 3000的生长和有益细菌P. putida的定殖减少的突变体,和ii)促进P. putida定殖的突变体,其与Pst DC 3000的生长减少有关。拟议的研究计划将利用这些突变体来了解根与微生物相互作用的分子基础,重点是目标基因编码的蛋白质。该研究计划的目标是: 1.研究在致病菌和有益菌存在下靶基因的时空表达 2.为了表征这些基因编码的蛋白质,并确定相互作用的蛋白质。 这项拟议的研究计划将增加新的知识根微生物相互作用的遗传基础。在这项研究计划中确定的基因将有助于作物品种的开发,这些品种可以选择性地促进根际有益微生物的生长。开发这些作物品种将减少化肥、农药和水等农业投入的使用,最终有助于可持续农业做法。

项目成果

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