《成都生物所在解淀粉芽孢杆菌提升茶叶品质、促进茶树硒吸收研究中获新进展》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-12-16
  •     硒是人类必需的微量营养元素,在抗氧化防御、免疫系统和抗癌活性中发挥重要作用。全球约有5-11亿人口面临硒摄入不足的风险;我国有39-61%居民硒摄入量低于WHO推荐标准。作物中的硒是人类膳食硒的主要来源,因此农业硒生物强化是解决人体缺硒的典型策略。茶树(Camellia sinensis)是中国的重要作物,茶叶因其丰富的氨基酸和次级代谢产物而具有独特的口味和较高的健康价值。茶树是一种较为富硒的作物,因此富硒茶(硒含量:0.25–4 mg kg?1)是人类重要的补硒食品。硒还参与茶树氨基酸和次生代谢物的合成从而影响茶叶品质。植物促生细菌(PGPB)在提高土壤硒的有效性方面具有巨大潜力,并在农业硒生物强化中发挥重要作用。其中,解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens:BA)作为一种应用广泛的根际促生菌,其对植物从土壤中吸收硒的影响及其机制仍不明确。

        针对上述问题,中国科学院成都生物研究所尹春英研究团队以茶树为植物材料开展控制实验,设置了4个处理:不施用硒肥和BA(对照组)、仅施用BA(BA)、仅施用硒肥(Se)以及BA与硒肥联合施用(BA+Se)。分别于春季和生长季采集样品,探究BA和硒肥对茶叶品质的影响以及BA对茶树硒吸收的影响及机制。研究表明:1)BA菌剂单独或与硒肥共同施加都促进了茶树的生长和茶叶品质(图1);2)与Se处理相比,BA+Se处理显著提高了茶树根和叶中的Se浓度以及茶苗全株的Se含量,分别提高了101.4%、34.5%和149.5%(图2);3)BA和Se处理对茶树根际细菌群落的多样性没有显著影响,但改变了细菌群落的组成(图3);4)对Se处理和BA+Se处理的根际土壤特性和细菌群落组成及功能的比较分析表明,BA+Se处理通过招募g_Sinomonas菌种和调节根际中Se还原酶的丰度,提高了土壤硒的有效性(图4)。本研究从根际细菌群落的视角揭示了PGPB促进作物硒生物强化机制;证实了BA在促进茶树生长、提高茶叶品质和硒生物强化方面的应用潜力。

        上述研究结果分别以“Both Bacillus Amyloliquefaciens and Selenite Fertilizer Application Improved Spring Tea Quality and Selenium Content”和“Combined application of Bacillus amyloliquefaciens and sodium selenite promotes tea seedling growth and selenium uptake by regulating the rhizosphere bacterial community”为题发表在Journal of Soil Science and Plant Nutrition和Biology and Fertility of Soils期刊。博士生李柳为论文第一作者,尹春英研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、四川省科技计划和中国科学院战略性先导科技专项的联合资助。

  • 原文来源:http://www.ebiotrade.com/newsf/2024-12/20241210070416708.htm
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  • 《微生物所在肠道解木糖拟杆菌抗脂肪肝机制上获新进展》

    • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
    • 编译者:陈方
    • 发布时间:2020-09-10
    • 肠道微生物组是人体“第二基因组”,其编码的基因及产物在人体生长、发育,免疫、代谢稳态维持过程中发挥重要作用。中国科学院微生物研究所研究人员提出挖掘关键、核心肠道微生物的新策略。采用益生元、难吸收药物等外源分子(Outside disturbance factors)干预机体,扰动肠道菌群结构和组成,寻找丰度显著变化OTU,将其定义为内在效应菌(Inside effectors),进一步阐明效应菌功能和机制。 研究团队利用fa/fa大鼠作为脂肪肝动物模型,研究了口服难吸收灵芝杂萜抗非酒精性脂肪肝作用。灵芝杂萜抑制肝脏脂肪从头合成、促进脂肪酸氧化和低密度脂蛋白运输,抗脂肪肝作用明显。16S测序表明化合物显著富集了具有产叶酸能力的拟杆菌(Bacteroides. spp)和产丁酸的Kineothrix alysoides;KEGG分析显示叶酸(维生素B9)合成及其调控的一碳代谢通路显著增强。通过对B. thetaiotaomicron,B. acidifaciens, B. dorei和B. uniformi基因组分析发现这四种显著富集的拟杆菌含有完整的叶酸合成途径,但缺失叶酸合成前体pABA的aroD基因。体外添加pABA证实它们可以高效合成叶酸。肠道菌群来源叶酸先前已经被证实是低碳饮食改善脂肪肝的重要机制,但参与叶酸-肝脏通路调节的肠道微生物还缺乏研究。选取化合物干预后增加最显著的解木糖拟杆菌(B. xylanisolvens)深入研究,口服解木糖拟杆菌BX显著增加肝脏、血液中叶酸含量,提高叶酸调控的一碳代谢,显示良好的降脂、降糖、抗脂肪肝作用。敲除叶酸生物合成途径folP基因,获得叶酸合成缺陷株BXΔfolP。体内小鼠实验显示BXΔfolP无抗脂肪肝作用。该研究首次证明了肠道拟杆菌-叶酸-肝脏途径在治疗脂肪肝等代谢疾病方面的巨大潜力。研究组利用人体肠道来源的解木糖拟杆菌研制了酸奶产品。相关研究成果于2020年8月11日发表于Cell Reports。 陈方 摘编自http://www.im.cas.cn/xwzx2018/kyjz/202008/t20200812_5653048.html 原文标题:刘宏伟团队、刘双江团队合作Cell Reports发表肠道解木糖拟杆菌抗脂肪肝机制
  • 《昆明植物所在茶树的分子物种界定研究中取得新进展》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-04-26
    •     作物野生近缘种是指与作物遗传关系较近的植物类群,是宝贵的植物遗传资源,对于改良作物品种、提高作物的产量和质量具有十分重要的意义。茶是我国重要的木本经济作物之一,广义上的茶树指山茶属茶组(Camellia?sect.?Thea)的全部物种,是极其宝贵的遗传种质资源,对于拓宽茶树栽培品种的遗传基础、改良品种、创制新品种具有重要作用。茶组植物在建立之初仅有2种,后续主要的分类系统如Sealy、张宏达和闵天禄系统认为茶组分别包含5种1变种、32种4变种和12种6变种。自《中国植物志》英文版出版之后,仍不断有茶组新分类群被相继发表,反映了茶树的物种多样性仍未被充分认识。虽然学者们对茶组的分类研究已逾百年,积累了丰富的形态识别经验,但对茶组到底包含了多少物种仍未达成共识,其物种鉴定、种间界限仍然存在一定程度的混乱,限制了野生茶树资源的开发利用和茶相关产业的长足发展。因此,有必要结合除形态以外的其它学科证据对其进行物种界定的研究。     中国科学院昆明植物研究所“东亚特征植物分类与系统演化”专题组与云南大学和美国密西西比州立大学等多位学者合作,利用叶绿体基因组数据对39个山茶属茶组形态物种(图1)共计165个个体进行物种界定分析,重新评估了山茶属茶组中基于形态特征划分物种的合理性,并进一步探索了该组植物的物种多样性。基于上述数据,利用三种启发式物种界定方法(ASAP、PTP、mPTP),识别与形态物种定义相似的分子可操作分类单元(MOTU,molecular operational taxonomic unit)。研究结果与基于形态特征的物种划分并不完全吻合,但是在单系分类群中,MOTU?划分和形态物种的匹配率得到了提高。另外,基于不同方法得到的分子物种界定结果存在较大差异。通过引入形态特征、地理分布、单系三个标准进行综合评估,最终将39个茶组形态物种划分为28个一致OTU(Consensus OTU),即11个(28%)基于形态特征界定的物种得不到分子证据的支持。另外,有10个一致OTU包含了难以解析的形态物种复合群,需要结合更多证据进行深入研究(图2)。研究还揭示了28个一致OTU之间的分子鉴别特征(Molecular diagnostic characters),有望在未来应用于茶树的分子鉴定。该研究为深入识别茶树植物的种间界限迈出了坚实的一步,为这一具有重要经济意义的植物类群的合理利用和保护提供了理论框架。     研究成果以Species delimitation of tea plants (Camellia?sect.?Thea) based on super-barcodes为题发表在植物学领域专业期刊BMC Plant Biology上。中国科学院昆明植物研究所已毕业硕士研究生蒋银子和杨俊波正高级工程师为论文共同第一作者,余香琴副研究员、向春雷研究员和杨世雄副研究员为论文通讯作者。     研究得到了国家自然科学基金、中国科学院“青年创新促进会”会员及云南省“兴滇英才支持计划”青年人才专项等项目的资助。昆明植物研究所彭华研究员、刘杰副研究员、贺正山博士、云南大学赵建立副研究员和美国密西西比州立大学Ryan A. Folk博士等参与了该研究。