Genomic plasticity, stress tolerance, and a distinctive pSymA in the symbiotic bacterium Sinorhizobium meliloti IRAMC:0087
Roukaya Ben Gaied · Clarisse Brígido · Sabhjeet Kaur 等 5 人
解析撒哈拉沙漠根瘤菌IRAMC:0087的基因组可塑性、抗逆性与独特共生质粒pSymA。
表型测定、共生接种、全基因组测序及比较基因组与系统发育分析。
该菌耐热耐盐耐渗透，共生质粒pSymA结构功能独特，宿主范围窄，属新共生变种。
可挖掘沙漠根瘤菌抗逆基因资源，开发耐旱耐盐接种剂以提升旱区豆科固氮与碳汇。
沙漠适应型根瘤菌的全基因组与共生特性研究，方法扎实、数据完整，但属基础微生物学成果，产业影响有限。
干旱生态系统促进了适应严重非生物胁迫且保留共生能力的根瘤菌菌株的产生。在此，我们对IRAMC:0087进行了表征，该菌株是从突尼斯南部撒哈拉灌木Calobota saharae的根瘤中分离得到的根瘤菌菌株。表型分析显示，该菌株对高温、盐度和渗透胁迫具有高度耐受性，并具有促进植物生长的特性，包括产生吲哚-3-乙酸、溶解磷酸盐和分泌铁载体。体内试验表明，该菌株能有效结瘤固氮于Vachellia tortilis，而Medicago和Trifolium物种虽通过非共生机制获得生长促进，却未被结瘤。共聚焦显微镜证实了根系定殖和根瘤占据，表明其感染行为具有宿主依赖性。为更好地理解该菌株的生理行为，我们生成了其完整基因组序列，揭示出一个7.37 Mb的环化基因组，包含五个复制子：一个3.65 Mb的染色体、两个分别对应pSymA（0.59 Mb）和pSymB（1.67 Mb）的大质粒，以及两个附属质粒，总体GC含量为62%。系统发育基因组学、平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA–DNA杂交（dDDH）分析将IRAMC:0087归属于Sinorhizobium meliloti。然而，比较基因组学揭示，pSymA_IRAMC:0087与S. meliloti 1,021相比存在显著的结构和功能分化，而与S. garamanticum和S. numidicum更为相似。NodC系统发育将该菌株置于symbiovar tunisiaense内，与其独特的宿主范围一致。基因组注释进一步鉴定出与胁迫耐受、根际竞争力、生物活性代谢物产生、信号传导和共生相关的决定因子，包括位于附属质粒上的基因。这些发现凸显了IRAMC:0087作为一种适应沙漠的根瘤菌，具有独特的共生特性和强大的生态适应度，为理解干旱环境中根瘤菌的进化提供了见解。