蛋白质组学

北京青莲百奥生物科技有限公司

多组学推动的精准医学

服务咨询热线

010-53395839

蛋白质组学,糖基化蛋白质组学,多组学联合分析
您当前的位置 : 首 页 > 新闻动态 > 行业资讯

北京蛋白质组学——代谢组学与16S和ITS怎么联合?

2021-12-03 19:03:36

“中 心法则”是生物界遵循的一法则,基因组学告诉我们能发生什么,转录组学告诉我们会发生什么,北京蛋白质组学告诉我们执行者是谁,代谢组学告诉我们已经发生和正在发生的。想要完整的讲述一个故事,只有一个组学怎么行!多组学联合正如火如荼的进行着,今天小编带来一篇文章,先简单了解一下代谢组学与16S和ITS测序是怎样团结合作的。



北京蛋白质组学



概述

根际微生物群落组成受土壤源、植物基因型和代谢物的影响

植物微生物是影响植物健康和生产力的主要因素,通过提高植物生长力、养分利用效率和胁迫耐受性来改善农业可持续性。植物通过调整代谢机制,针对植物病原和食草动物进化出一套防御策略。水杨酸是植物中普遍存在的低水平植物激素,在杨树中作为一种浓缩的防御化合物,很可能充当根际微生物群落的选择性过滤器。

样本选择

(1)植物根:12种基因型的杨树苗分别扦插在两种土壤中进行温室生根,每个基因型在每种土壤中设置5个生物学重复。

(2)两种土壤:分别取样于美国克拉茨卡尼(Clatskanie)和科瓦利斯(Corvallis)。

(3)外生菌根:每个树苗取100个生物学重复。

实验设计

作者在两种不同来源的土壤中繁殖了12种基因型的毛果杨,这些基因型会导致水杨酸次生代谢产物不同。生长四个月后,测量植物特性(叶片生长,叶绿素含量和光合速率)和植物根部水杨酸代谢物。此外,通过16S和ITS2 rRNA基因测序,测定根际微生物的组成。




北京蛋白质组学



1结果展示

1.植物代谢组学与植物性状数据

不同基因型间代谢物水平差异显著,水杨酸与基因型×土壤源间相互作用显著,两种基因型在Corvallis土壤中表现出更高的水杨酸浓度(图1)。与Corvallis土壤相比,在Clatskanie土壤中生长的植物根系中产生的2’-苯甲酰水杨苷含量较高(图1,C)。叶片生长、叶绿素含量、光合速率在植物基因型和土壤源之间存在差异。外生菌根定植率在土壤源和植物基因型之间没有差异,但与2’-苯甲酰水杨苷呈负相关。



北京蛋白质组学



图1:植物根中代谢物浓度与基因型和土壤来源的相关性;A,总酚类;B,水杨酸;C,2’-苯甲酰水杨苷;D,白杨苷。

2.微生物α多样性

细菌/古细菌的多样性和均匀度在土壤源和植物基因型之间差异显著,细菌/古细菌的多样性在Corvallis土壤中高百分之0.02,而在Clatskanie土壤中的均匀度高百分之10(图2,A和B)。不同土壤间,真菌多样性无差异(图2,C),均匀度差异显著(图2,D)。在贫瘠的Corvallis土壤中,细菌/古细菌的多样性和均匀度与白杨苷正相关(图2,E和F)。



北京蛋白质组学



图2:A和C,细菌/古生菌和真菌的多样性;B和D,细菌/古生菌和真菌的均匀度;E和F,细菌/古生菌和真菌的多样性和均匀度与白杨苷的相关性。

3.微生物β多样性

土壤源对细菌/古细菌和真菌的OTU水平组成影响很大,其次是基因型。对于细菌/古细菌和真菌群落组成,土壤源与基因型之间的相互作用是显著的。除了GW-11032和HARA-26-2,其他基因型在土壤源间的细菌/古细菌和真菌中都有明显变化。在Clatskanie土壤中,细菌/古细菌和真菌受到根部2’-苯甲酰水杨苷和柳皮甙的影响,真菌受到根部水杨酸的影响(图3)。




北京蛋白质组学



图3:细菌/古细菌(A)和真菌(B)在12个基因型之间以及Clatskanie和 Corvallis土壤之间的非度量尺度排序。

4.优势微生物分类

Clatskanie土壤中放线菌门和其他真菌门的丰度较低,而酸杆菌门和担子菌门的丰度较高(图4)。β-变形菌门、酸杆菌门、疣微菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门(优势菌)中大多数与水杨酸呈负相关,与2’-苯甲酰水杨苷相呈正相关。



北京蛋白质组学



图4:A,与土壤源相关的优势细菌门(变形菌门)相对丰度;B,与土壤源相关的优势细菌科相对丰度;C,与基因型相关的优势细菌门相对丰度;D,与基因型相关的优势细菌科相对丰度。



北京蛋白质组学



图5:A,与土壤源相关的优势真菌门(变形菌门)相对丰度;B,与土壤源相关的优势真菌科相对丰度;C,与基因型相关的优势真菌门相对丰度;D,与基因型相关的优势真菌科相对丰度。

小结

代谢组学在农业园林领域大展拳脚,本篇文章应用GC-MS/MS靶向检测水杨酸及其次生代谢物,联合16S和ITS测序,进行表达相关性分析,得出以下结论:土壤源对微生物群落的组成影响很大。然而,在同种土壤来源中,细菌/古细菌受水杨酸的影响。水杨酸对真菌的影响较小。这些结果表明,植物防御策略,如水杨酸及其次级代谢产物,可能驱动部分细菌/古细菌和真菌类群展现的定植和组装模式。

参考文献

Rhizosphere microbiomes diverge among Populus trichocarpa plant-host genotypes and chemotypes, but it depends on soil origin.Microbiome 2019 May 18;7(1). IF10.465

最近浏览:

北京青莲百奥生物科技有限公司

固话:010-53395839
邮箱:service@qinglianbio.com
地址:北京市海淀区永丰产业基地绿海大厦C座301


扫一扫,关注我们