Die Wirtsgenetik spielt nachweislich eine wichtige Rolle bei der Zusammensetzung der Mikrobiome der Rutenhirsewurzeln

Pflanzen bieten einer Vielzahl von Mikroben ein Zuhause, insbesondere in ihren Wurzeln. Im Gegenzug können diese Gemeinschaften dem Gastgeber wichtige Vorteile bieten. Eine Studie veröffentlicht in Aktuelle Biologie untersuchten, wie die Genetik von Wirtspflanzen die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften bestimmt, die mit den Wurzeln der Pflanzen verbunden sind. Die Studie identifizierte eine Kerngruppe von Bakterienstämmen, die die Wurzeln von Rutenhirse besiedeln.

Viele dieser Bakterien unterscheiden sich je nach Pflanzengenotyp in ihrer Häufigkeit. Die Studie kartierte dann Gene im Wirtsgenom, die offenbar die Häufigkeit dieser Mikroben beeinflussen. Diese Kartierung ergab, dass Gene, die an der Immunität des Wirts, der Pflanzenentwicklung und der Hormonsignalisierung beteiligt sind, eine Rolle dabei spielen, wie Pflanzen ihr Mikrobiom erwerben.

Pflanzen sind auf ihr Mikrobiom angewiesen, um lebenswichtige Funktionen zu erfüllen. Forscher versuchen, Pflanzensorten zu züchten, um die vorteilhaften Assoziationen mit Bakterien zu erhöhen. Wissenschaftler wissen jedoch nur begrenzt, inwieweit die Genetik des Wirts die Zusammensetzung des Mikrobioms beeinflusst.

Diese Studie ergab, dass der Genotyp einer Wirtshirsepflanze einen großen Teil des Mikrobioms der Pflanze beeinflusst. Die Studie identifizierte auch die Gene der Rutenhirse, die offenbar die Häufigkeit dieser Mikroben beeinflussen. Diese Ergebnisse können dazu beitragen, Pflanzensorten zu entwickeln oder zu züchten, die stärkere vorteilhafte Assoziationen mit ihren Mikrobiomen eingehen.

Pflanzenassoziierte Mikrobiota können erheblich zum Pflanzenwachstum und -ertrag beitragen. Wie sich die genetische Variation des Wirts auf die Wurzel-Mikrobiom-Anordnung auswirkt, ist eine offene Frage. In dieser Studie verwendeten die Forscher einen gemeinsamen Gartenansatz mit Feldstandorten in Texas, Missouri und Michigan, um die Zusammensetzung des Wurzelmikrobioms der Rutenhirse aufzudecken, den Einfluss der Umwelt- und Wirtsgenetik auf die Zusammensetzung des Wurzelmikrobioms zu charakterisieren und mutmaßliche Ergebnisse zu identifizieren Loci im Wirtsgenom beeinflussten die unterschiedliche Zusammensetzung des Mikrobioms. Dem Team gehörten Wissenschaftler der University of Texas in Austin, des HudsonAlpha Institute for Biotechnology, des Joint Genome Institute am Lawrence Berkeley National Laboratory, der University of Missouri und der Michigan State University an.

Durch Sequenzierungsbemühungen am Joint Genome Institute fanden die Forscher heraus, dass die Zusammensetzung der Mikrobiota der Rutenhirsewurzeln weitgehend vom Standort abhängt. Dennoch gibt es einen konservierten Satz von Kernbakterien, der an den Wurzeln aller Standorte in großer Zahl vorkommt. Die meisten dieser Kernmikroben unterscheiden sich umweltabhängig in ihrer Häufigkeit zwischen den Wirtsgenotypen.

Schließlich verwendeten die Forscher ein Rahmenwerk für eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS), um Loci im Wirtsgenom zu identifizieren, die mit der unterschiedlichen Häufigkeit dieser Mikroben verbunden sind. Variationen in Genen, die an der Immunität, Entwicklung und Signalübertragung von Pflanzen beteiligt sind, waren mit Unterschieden in der Zusammensetzung des Mikrobioms verbunden. Diese Ergebnisse ermöglichen ein tieferes Verständnis der Mechanismen, mit denen Pflanzen ihre Mikrobiota verändern, und bieten eine Möglichkeit für die Züchtung von Wirtspflanzen, um ihr Mikrobiom anzupassen.