Розово-пигментные факультативные метилотрофы - Pink-Pigmented Facultative Methylotrophs

Розово-пигментные факультативные метилотрофы, обычно сокращенно PPFM, находятся бактерии которые являются членами рода Метилобактерии и обычно встречаются в почве, пыли, различных источниках пресной воды и на поверхностях растений.[1] Несмотря на то что Грамотрицательный, Метилобактерии часто окрашивают грампластинки и легко выделяются с использованием минеральной среды на основе метанола.[2] Их пигментация, который часто бывает розовым, но также может быть желтым или оранжевым, считается, что он обеспечивает защиту от солнечного УФ-излучения, которое повреждает ДНК бактерий при низких дозах из-за их небольшого размера клеток. Этот цвет присутствует благодаря каротиноид пигменты внутри клетки.[3]

Метаболизм

Метаболизм PPFM необычен, потому что, как следует из их названия, они могут использовать соединения C1, такие как формальдегид, метанол и метиламин.[4] Бактерии PPFM могут подвергаться метилотрофия, процесс, в котором бактерии окисляют метанол с помощью ферменты метанолдегидрогеназа (MDH) и пирролохинолинхинон (PQQ) -связанный белок.[3] В густых и разнообразных сообществах, подобных тем, что встречаются в филлосфера и ризосфера, это позволяет им использовать питательные вещества, недоступные для других бактерий, повышая их конкурентоспособность. В определенных средах существуют ограниченные концентрации элементов, таких как углерод и фосфат в удобном для использования виде. Исследования показывают, что PPFM расщепляют непригодные формы углерода на пригодные для использования другими видами, формируя симбиотические отношения.

Симбиоз с растениями

Бактерии PPFM образуют симбиотические отношения с многочисленными видами растений. PPFM горизонтально передаются следующему поколению растений через их семена.[5] Эти отношения выгодны для заводов, поскольку PPFM производят цитокины.[6] Растения с более интенсивным ростом показали повышенную концентрацию производства цитокинов, но бактериям еще предстоит отдать должное.[5] Также было установлено, что симбионты PPFM продуцируют дополнительные факторы роста, такие как этилен,[7] ауксины,[8] и гибберелловая кислота[9] которые приносят пользу растениям. Эти отношения являются моделью взаимодействия растений и микробов. Как уже упоминалось, PPFM известны своей способностью использовать метанол в качестве единственного источника энергии. Сообщалось, что деревья и виды сельскохозяйственных культур выделяют большое количество спирта-метанола из своих устьица, который потенциально привлекает симбиотические виды. Интересно, что молодые деревья выделяют еще больше метанола, что может способствовать появлению здоровой популяции PPFM на ранней стадии роста. Разложение метанола с помощью PPFM позволяет растениям расти в разных ниши. Без этого процесса растения не имели бы доступа к достаточному количеству углерода для эффективного роста. Исследования также показывают, что PPFM может расщеплять дополнительные источники углерода, а также эффективно использовать фосфаты,[3] потенциально оказание дополнительной помощи растениям.

В целом, исследования в этой области показывают, что рост, выживаемость и репродуктивная способность растений значительно улучшаются при симбиотическом выращивании с PPFM. Пока эти отношения выгодны только гаплоидный гаметофиты, например печеночники и мхи, но исследуются дополнительные взаимосвязи. Это исследование имеет глобальное применение, подразумевая, что PPFM будут подходящими пробиотик для некоторых видов растений. Исследования Марка Холланда показывают, что нормальное хранение семян для использования на рынке (после сушки в печи при 50 ° C в течение 48 часов) избавляет от семян их местных видов PPFM. Инкубация семян с PPFM до прорастания рекомендуется прорастание и рост по сравнению с контролем.[5] Исследования показывают, что эта взаимосвязь распространяется также на морские и пресноводные виды растений.[5] Дополнительные исследования в этой области позволят ученым понять сложные, но важные отношения между растениями и бактериями. PPFM предлагают недорогую биотехнология приложение для стимулирования ускоренного роста, воспроизводства и предпочтительных характеристик видов растений в различных средах.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Омер З.С., Томболини Р., Герхардсон Б. (март 2004 г.). «Колонизация растений факультативными метилотрофными бактериями с розовым пигментом (PPFM)». FEMS Microbiology Ecology. 47 (3): 319–26. Дои:10.1016 / S0168-6496 (04) 00003-0. PMID  19712320.
  2. ^ Зеленый PN (2001). «Метилобактерии». В Дворкин М (ред.). Прокариоты: развивающийся электронный ресурс для микробиологического сообщества (3-е, выпуск 3,7 изд.). Нью-Йорк: Springer-Verlag.
  3. ^ а б c Кучера У (март 2007 г.). «Метилобактерии, ассоциированные с растениями, как совместно эволюционирующие фитосимбионты: гипотеза». Сигнализация и поведение растений. 2 (2): 74–8. Дои:10.4161 / psb.2.2.4073. ЧВК  2633902. PMID  19516971.
  4. ^ Балачандар Д., Раджа П., Сундарам С. (январь 2008 г.). «Генетическое и метаболическое разнообразие розово-пигментированных факультативных метилотрофов в филлосфере тропических растений». Бразильский журнал микробиологии. 39 (1): 68–73. Дои:10.1590 / с1517-83822008000100017. ЧВК  3768351. PMID  24031182.
  5. ^ а б c d Голландия, Массачусетс (апрель 2016 г.). «Пробиотики для растений? Что нам сказали PPFM и некоторые идеи о том, как их использовать». Журнал Вашингтонской академии наук. Вашингтонская академия наук. 102 (1): 31. ProQuest  1835329526.
  6. ^ Кениг Р.Л., Моррис Р.О., Полакко Дж.С. (апрель 2002 г.). «тРНК является источником низкоуровневой продукции транс-зеатина в Methylobacterium spp.». Журнал бактериологии. 184 (7): 1832–42. Дои:10.1128 / JB.184.7.1832-1842.2002. ЧВК  134930. PMID  11889088.
  7. ^ Мадхайян М., Поонгужали С., Сентилкумар М., Сешадри С., Чунг Х., Джинчул Я.А., Сундарам С., Тонгмин С.А. (октябрь 2004 г.). «Стимуляция роста и индукция системной устойчивости у сорта риса Co-47 (Oryza sativa L.) с помощью Methylobacterium spp. Botanical». Бюллетень Academia Sinica: 45.
  8. ^ Доронина Н.В., Иванова Е.Г., Троценко И. (2002). «[Новые доказательства способности метилобактерий и метанотрофов синтезировать ауксины]». Микробиология (на русском). 71 (1): 130–2. PMID  11910802.
  9. ^ Сиддик М., Хамаюн М., Хан Г. Х., Са TM (2010). «Оптимизация производства гибберелловой кислоты с помощью Methylobacterium oryzae CBMB20». Корейский журнал почвоведения и удобрений. 43 (4): 522–7.