填补空白!浙江大学在国际权威微生物期刊(IF5y=17.9)发表最新成果,利用微生物组强化植物重金属修复提供了科学依据和理论指导

学术   2024-11-17 18:45   北京  

2024年11月14日,浙江大学环境与资源学院冯英研究员以通讯作者在国际权威微生物期刊Microbiome(IF5y=17.9)发表题为:“Synthetic communities derived from the core endophytic microbiome of hyperaccumulators and their role in cadmium phytoremediation”的高水平文章,在这项研究中,设计了一个创新的网络分析工作流程来鉴定超积累植物的核心内生微生物组。基于可培养的核心细菌,构建了优化的SynCom NS,并验证了其在增强植物修复方面的巨大潜力。这项工作为识别特定功能相关的核心微生物组、利用内生核心微生物组强化植物重金属修复提供了科学依据和理论指导。

土壤镉(Cd)污染不仅阻碍农业生产,还通过食物链对人类健康造成重大威胁。植物修复策略为农田重金属的修复和资源化提供了一种经济有效且环境友好的绿色途径。尽管已从Cd超积累植物中分离、表征了大量内生细菌,但目前对其核心微生物群及其在植物修复中的功能作用的深入研究仍然有限。为了填补这一空白,我们利用创新的网络综合管道识别了一组超积累生态型景天中独特的核心细菌类群。结合“自上而下”和“自下而上”的两种合成菌群(SynCom)构建策略,构建并比较了多个SynComs对植物Cd提取修复的强化作用。

通过创新的网络分析工作流程,基于两年的野外16S rRNA测序数据,确定了超富集植物景天属特有的97个核心细菌类群。然后构建了由属于6个不同属的13个选定菌株组成的SynCom。在植物和镉污染的联合选择压力下,产碱杆菌与其他属和植物镉浓度表现出拮抗关系。对另外5个属的5个代表性菌株进行了进一步的基因组重测序,并开发了6个SynComs,通过水培实验将其对镉植物修复的效果与单一菌株进行了比较。结果表明,SynCom-NS由4株菌(包括Leifsonia shinshuensis、Novoshingobium lindancresticum Ochrobactrum anthropicPseudomonas izuensis)组成,在增强镉植物修复方面具有最大的潜力。接种SynCom-NS后,两种生态型的S.alfredii中与镉运输、抗氧化防御和植物激素信号通路相关的基因显著上调,从而促进植物生长、镉吸收和转运。 

在这项研究中,设计了一个创新的网络分析工作流程来鉴定超积累植物的核心内生微生物组。基于可培养的核心细菌,构建了优化的SynCom NS,并验证了其在增强植物修复方面的巨大潜力。这项工作为识别特定功能相关的核心微生物组、利用内生核心微生物组强化植物重金属修复提供了科学依据和理论指导。

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