建立全基因組的細(xì)菌基因圖譜這對(duì)于有益微生物對(duì)植物的定殖至關(guān)重要

利用植物生長(zhǎng)促進(jìn)細(xì)菌Pseudomonas simiae，研究人員已經(jīng)確定了115種基因，這些基因在突變時(shí)會(huì)對(duì)植物根系的定殖能力產(chǎn)生負(fù)面影響。

植物的健康和發(fā)展受到圍繞它的復(fù)雜微生物群落的影響。通過(guò)鑒定可以改變微生物在植物中定殖的細(xì)菌基因，研究人員可以開(kāi)發(fā)出有針對(duì)性的方法來(lái)改善植物健康和生長(zhǎng)，以滿足許多應(yīng)用，包括提高生物燃料生產(chǎn)的生物量。

植物的健康和發(fā)育受到植物(內(nèi)生植物)內(nèi)部，土壤中以及植物根部與土壤(根際)相互作用的狹窄區(qū)域中的微生物的影響。為了更好地了解微生物如何在根環(huán)境中定殖，美國(guó)能源部科學(xué)用戶設(shè)施聯(lián)合基因組研究所的研究人員和他們?cè)诒笨_來(lái)納大學(xué)霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的合作者應(yīng)用了全基因組轉(zhuǎn)座子誘變方法。使用模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana)作為宿主，模型植物生長(zhǎng)促進(jìn)細(xì)菌假單胞菌(Pseudomonas simiae)，產(chǎn)生影響微生物定植功效的細(xì)菌基因的全基因組圖譜。

通過(guò)隨機(jī)條形碼轉(zhuǎn)座子測(cè)序(RB-TnSeq)，研究小組確定了115個(gè)基因，這些基因在突變時(shí)具有降低的根系定殖能力。這些基因參與糖代謝，細(xì)胞壁合成和運(yùn)動(dòng)等功能。該團(tuán)隊(duì)還確定了243個(gè)基因，這些基因在突變后可以正向改變根系定殖能力，其中許多基因可能參與氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝。此外，該團(tuán)隊(duì)確定了43個(gè)基因，很少或根本沒(méi)有分配功能信息。研究人員提出，這些基因可能代表尚未被表征的新功能或途徑。該研究表明，RB-TnSeq可用于評(píng)估體內(nèi)細(xì)菌植物根部定植。

該項(xiàng)目的貢獻(xiàn)者包括Sabah Ul-Hasan，2015年實(shí)習(xí)生通過(guò)DOE JGI /加州大學(xué)Merced Genomics杰出研究生實(shí)習(xí)項(xiàng)目。該計(jì)劃為加州大學(xué)默塞德分校的研究生提供前沿基因組研究的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，作為DOE JGI培養(yǎng)下一代科學(xué)人才的承諾的一部分。

快速測(cè)序產(chǎn)生的主要挑戰(zhàn)之一是將功能分配給新基因。這里使用的RB-TnSeq方法可以加速新基因與DOE任務(wù)重要特征和行為的關(guān)聯(lián)，例如了解微生物如何幫助(或阻礙)可作為生物能源原料的作物生長(zhǎng)。獲得基本的遺傳貢獻(xiàn)者，例如負(fù)調(diào)節(jié)微生物 - 植物根系相互作用的115個(gè)基因，將有助于未來(lái)的努力，以推動(dòng)這項(xiàng)研究。

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