Бактерии, названные Bradyrhizobium, формируют подобные опухоли наросты на корнях заводов и в состоянии ‘зафиксировать’ азот, ломая его и отдавая его в формы, которые могут легко усвоить заводы.«Бактериальные эпидемии распространены, но за исключением известных болезнетворных микроорганизмов мы редко понимаем то, что заставляет бактерии распространяться среди населения», сказал Джоэл Сакс, адъюнкт-профессор биологии, который привел научно-исследовательскую работу. «Почему некоторые напряжения распространяются эпидемически, в то время как другие не делают не хорошо понят».Сакс и его команда собрали генетические данные больше чем из 350 бактериальных узелков, которые были культивированы от растений-хозяев через Калифорнию.
Растением-хозяином, на котором сосредоточились исследователи, был Acmispon strigosus, общий травяной уроженец юго-западных Соединенных Штатов, которые показывают почти непрерывный диапазон через Калифорнию.Они нашли, что горстка бактериальных штаммов доминирует над местными поселениями заводов и распространилась через государство.«У этих бактерий есть геномы, которые примерно разделены на два региона», объяснил Сакс. «Один регион, хромосома, главным образом выражен во время свободно живущего существования, когда бактерии находятся в почве. Другой регион, названный ‘островом симбиоза’, важен во время симбиотических взаимодействий с хозяином завода – таких как инфекция завода и фиксация азота.
Мы нашли, что эпидемию только стимулировала область хромосомы бактериального генома».Сакс отметил, что эпидемические напряжения очень успешны в почве и на соревновании, чтобы заразить заводы, объясняя, возможно, почему они упорствуют и доминируют во многих различных местах.«Распространение, возможно, произошло через подвижность в почве или через бури», сказал Сакс.Результаты исследования появляются на Слушаниях Королевского общества B.
Исследователи также учились, какие черты заставили эпидемические напряжения быть в состоянии сохраниться в таком количестве местоположений, и таким образом в разнообразных почвах. Они проверили редкий против эпидемических напряжений на большое разнообразие углеродных источников – источники энергии для бактерий. Они нашли, что эпидемические напряжения смогли обработать намного большее разнообразие комплексов, чем редкие напряжения.
«Генетическое и углеродные данные об использовании, объединенные с генетическими данными, предлагают, чтобы одно или два напряжения доминировали над Калифорнией, потому что они в состоянии быть успешными в почве», сказал Сакс. «Генетическая область бактерии, которая активна в почве, является единственным регионом, у которого есть подписи эпидемического распространения».Bradyrhizobium – важные симбионты для многих растений, особенно бобов. Они – также критические симбионты для важных зерновых культур, включая сою, арахис и вигну, и являются принципиальным источником питательных веществ азота для всех живых организмов на земле.По словам Сакса, используя родные эпидемии, такой как один замеченный в Bradyrhizobium, могло быть благо для развития биоудобрения.
«В течение многих десятилетий агрономы пытались применить эти бактерии как биоудобрения», сказал он. «Идея использовать эти бактерии, чтобы увеличить рост урожая имеет большой смысл, так как Bradyrhizobium может предоставить бесплатный азот заводу стабильным и естественным способом. Напротив, химическое оплодотворение дорогостоящее с точки зрения ископаемого топлива и является также главным загрязнителем».Он предостерег, тем не менее, что попытки использовать бактерии в качестве биоудобрений потерпели неудачу, потому что привитые напряжения не могут конкурировать с местными бактериями в почве и закончить тем не успешно, что заразили завод.
«Эпидемические напряжения Bradyrhizobium, которые мы обнаружили, могут пережить и доминировать во множестве почв и иметь главные особенности, которые можно было бы хотеть в биоудобрении», сказал он.Исследование подчеркивает, что некоторые бактериальные штаммы значительно более пригодны, чем другие. Это показывает, также, что соревнование в почве, а не симбиоз с хозяевами завода, то, что определяет, какие бактериальные штаммы распространяются.
«Биологи получают намного большую оценку для выгодных бактерий, но у нас все еще есть мало понимания того, что заставляет их тикать», сказал Сакс. «Получая лучшее понимание выгодных бактерий на заводе принимает, мы можем разработать инструменты, чтобы улучшить эти взаимодействия в зерновых культурах и биотопливе».