续上:
讨论
本研究结果表明,不动杆菌baylyi菌种BD413能培养附生菌群,形成一种有能力的状态,并能自然地转化烟草叶片组织。在完整的叶片上,种群大小比模拟植物腐烂的叶子匀浆的小100倍,这表明微生物生长的条件后者更有利,因为养分和水分的可得性增强。当不动杆菌 baylyi菌种 BD413与一种维管植物病原菌共同接种时,可以在植物里生长,说明生长的主要因素是营养物质从受损细胞中释放出来。在这里,我们观察到,当菌株接种到健康的植物表面组织,而没有相应的植物病原体时,生长也发生了。对叶片表面定植模式的研究表明,细胞优先与毛状体和空隙联系在一起,支持普遍的发现,即:这些微生境为细菌生长和生存提供了栖息地。叶片表面的不动杆菌baylyi菌种BD413生长的部分原因可能是叶子渗出物的消耗,如碳水化合物、氨基酸和有机酸,已知是完整的叶片表面发出的。此外,据报道,这种情况是通过植物界的结合刺激基因转移的。在自然系统中发生这种事件的可能性是不可被忽视,因为在残差中,垃圾和自然腐烂的植物组织与土壤中残渣密切相关。
此外,我们发现,相当比例的不动杆菌baylyi菌种BD413细胞能够在原位形成一种能胜任的状态,这是由从叶子中提取的细菌细胞所决定的,并带有可选择的质粒标记物。能力发展动力学与已观察到并与指数增长阶段相关的动力学因素是一致的。虽然在叶层和残体中能够胜任的细胞比例比体外细胞低2个数量级,但这些小隔间有利于细菌的生长和植物和细菌之间的HGT。这些“热点”基因转移,细菌可以聚集并形成微菌落甚至生物膜。在植物的根部、空中植物表面和腐烂的有机物以及有机相和矿物颗粒之间的界面上,它们的特征是增强细菌代谢活动的能力,从而提高基因交换过程的速率。显微镜下的观察结果显示,细菌在叶片表面分布不均,特别是在残余组织的情况下;细菌性聚集物主要集中在边缘和细胞外间隙(见补充材料的图S3)。我们假设营养和DNA在这些地方更容易得到。因此,在体外进行细菌恢复和转化试验时,我们可以通过GFP报告系统,将基因转移在原位特异和直接在这些位置上进行可视化。
在叶状球体中,其特征是比残渣较高的营养程度,DNA分子和有能力的细菌之间的物理接触概率会更低。这可以解释为什么在我们的微观模拟叶面条件中没有检测到转化的情况。与未受伤害的植物根瘤相比,在病理圈中对自然变化潜力的评估证实了A . baylyi作为一种机会性细菌生长的巨大适应性。在那里,细菌密度极高,与我们在残渣中获得的改变频率相比,这表明在本研究中研究的三个间隔中,最有利于植物对细菌的基因转移。尽管在植物的两种细菌同时生长的情况下,对资源可能的竞争也可以考虑,但我们的研究结果表明,叶组织的承载能力可以使明显的细菌种群共存。
在环境中影响HGT的一个更重要的随机因素是供体DNA和受体细胞的接近。通过将注意力集中在潜在的基因转移热点上,我们能够观察到原位的变化。
虽然我们的检测系统可能会在不同的热点区域内对其进行原位显示,但在某些情况下,在原位观察到的荧光显微镜观察到的转染率似乎超过了镀层后恢复的数量。最可能的是机械加工过程中的偏差。通过清洗将细菌细胞从植物样本中去除可能只是部分有效,或者聚集可能是完整的,导致了潜在的可栽培转化的低估。
此外,从受感染的叶段中提取的镀悬浮液后检测到的转染剂的数量可能是单个重组体的代表,也可能是一些原始单个转化事件的克隆增殖的结果。在叶样的直接可视化过程中,经常出现在集群中,如微菌落(图5),强烈暗示单个转化事件的克隆增殖。对转化频率的不确定性可以通过将报告基因方法与新的分析方法相结合来解决,而不需要像流式细胞术那样的培养,这使得重组的精细枚举。因此,利用bioreporter工具可以在自然环境中应用,新的实验依赖于流式细胞术和重组和受体细胞的遗传标记。然而,从生态学的角度来看,如果我们忽略了选择的压力和生态的考虑,那么严格地聚焦于转换频率的量化可能会受到限制,因为从理论上来说,即使是一个极其罕见的转化事件,也可能会根据转基因产生一系列的生态后果。
我们的实验是在几乎无菌的环境中进行的,因此,我们观察到的转换频率可能与在植物叶片表面的自然菌群存在的不同,因为不同的可能的相互作用(例如竞争或协同)。虽然我们的方法在模拟自然条件的微观模拟实验室实验中发现和可视化了罕见的转化事件,该工具在野外研究中的应用可以为影响原核生物或其他生物群之间的HGT的因素提供一些见解。
讨论
本研究结果表明,不动杆菌baylyi菌种BD413能培养附生菌群,形成一种有能力的状态,并能自然地转化烟草叶片组织。在完整的叶片上,种群大小比模拟植物腐烂的叶子匀浆的小100倍,这表明微生物生长的条件后者更有利,因为养分和水分的可得性增强。当不动杆菌 baylyi菌种 BD413与一种维管植物病原菌共同接种时,可以在植物里生长,说明生长的主要因素是营养物质从受损细胞中释放出来。在这里,我们观察到,当菌株接种到健康的植物表面组织,而没有相应的植物病原体时,生长也发生了。对叶片表面定植模式的研究表明,细胞优先与毛状体和空隙联系在一起,支持普遍的发现,即:这些微生境为细菌生长和生存提供了栖息地。叶片表面的不动杆菌baylyi菌种BD413生长的部分原因可能是叶子渗出物的消耗,如碳水化合物、氨基酸和有机酸,已知是完整的叶片表面发出的。此外,据报道,这种情况是通过植物界的结合刺激基因转移的。在自然系统中发生这种事件的可能性是不可被忽视,因为在残差中,垃圾和自然腐烂的植物组织与土壤中残渣密切相关。
此外,我们发现,相当比例的不动杆菌baylyi菌种BD413细胞能够在原位形成一种能胜任的状态,这是由从叶子中提取的细菌细胞所决定的,并带有可选择的质粒标记物。能力发展动力学与已观察到并与指数增长阶段相关的动力学因素是一致的。虽然在叶层和残体中能够胜任的细胞比例比体外细胞低2个数量级,但这些小隔间有利于细菌的生长和植物和细菌之间的HGT。这些“热点”基因转移,细菌可以聚集并形成微菌落甚至生物膜。在植物的根部、空中植物表面和腐烂的有机物以及有机相和矿物颗粒之间的界面上,它们的特征是增强细菌代谢活动的能力,从而提高基因交换过程的速率。显微镜下的观察结果显示,细菌在叶片表面分布不均,特别是在残余组织的情况下;细菌性聚集物主要集中在边缘和细胞外间隙(见补充材料的图S3)。我们假设营养和DNA在这些地方更容易得到。因此,在体外进行细菌恢复和转化试验时,我们可以通过GFP报告系统,将基因转移在原位特异和直接在这些位置上进行可视化。
在叶状球体中,其特征是比残渣较高的营养程度,DNA分子和有能力的细菌之间的物理接触概率会更低。这可以解释为什么在我们的微观模拟叶面条件中没有检测到转化的情况。与未受伤害的植物根瘤相比,在病理圈中对自然变化潜力的评估证实了A . baylyi作为一种机会性细菌生长的巨大适应性。在那里,细菌密度极高,与我们在残渣中获得的改变频率相比,这表明在本研究中研究的三个间隔中,最有利于植物对细菌的基因转移。尽管在植物的两种细菌同时生长的情况下,对资源可能的竞争也可以考虑,但我们的研究结果表明,叶组织的承载能力可以使明显的细菌种群共存。
在环境中影响HGT的一个更重要的随机因素是供体DNA和受体细胞的接近。通过将注意力集中在潜在的基因转移热点上,我们能够观察到原位的变化。
虽然我们的检测系统可能会在不同的热点区域内对其进行原位显示,但在某些情况下,在原位观察到的荧光显微镜观察到的转染率似乎超过了镀层后恢复的数量。最可能的是机械加工过程中的偏差。通过清洗将细菌细胞从植物样本中去除可能只是部分有效,或者聚集可能是完整的,导致了潜在的可栽培转化的低估。
此外,从受感染的叶段中提取的镀悬浮液后检测到的转染剂的数量可能是单个重组体的代表,也可能是一些原始单个转化事件的克隆增殖的结果。在叶样的直接可视化过程中,经常出现在集群中,如微菌落(图5),强烈暗示单个转化事件的克隆增殖。对转化频率的不确定性可以通过将报告基因方法与新的分析方法相结合来解决,而不需要像流式细胞术那样的培养,这使得重组的精细枚举。因此,利用bioreporter工具可以在自然环境中应用,新的实验依赖于流式细胞术和重组和受体细胞的遗传标记。然而,从生态学的角度来看,如果我们忽略了选择的压力和生态的考虑,那么严格地聚焦于转换频率的量化可能会受到限制,因为从理论上来说,即使是一个极其罕见的转化事件,也可能会根据转基因产生一系列的生态后果。
我们的实验是在几乎无菌的环境中进行的,因此,我们观察到的转换频率可能与在植物叶片表面的自然菌群存在的不同,因为不同的可能的相互作用(例如竞争或协同)。虽然我们的方法在模拟自然条件的微观模拟实验室实验中发现和可视化了罕见的转化事件,该工具在野外研究中的应用可以为影响原核生物或其他生物群之间的HGT的因素提供一些见解。