荧光假单胞菌:农业微生物明星物种

摘要:荧光假单胞菌是一种革兰氏阴性细菌,是对植物和土壤健康有重要贡献的物种。泛基因组分析表明,荧光假单胞菌并非单一物种,而更准确地应被描述为一个物种复合体(一组外观和特征极为相似的密切相关的物种),其中包含50多个物种以及许多未分类的分离株。这一复合体在遗传和生态上

荧光假单胞菌是一种革兰氏阴性细菌,是对植物和土壤健康有重要贡献的物种。泛基因组分析表明,荧光假单胞菌并非单一物种,而更准确地应被描述为一个物种复合体(一组外观和特征极为相似的密切相关的物种),其中包含50多个物种以及许多未分类的分离株。这一复合体在遗传和生态上均表现出高度多样性,其物种栖息于多种环境,包括土壤、水、植物组织,甚至乳制品。该物种复合体可进一步划分为多个系统发育基因组群,每个群都展现出独特的特征,包括促进植物生长、生物防治能力以及降解污染物的能力。复合体中的新物种不断从根际分离出来,这表明可能存在大量属于荧光假单胞菌物种复合体的细菌尚未被充分研究。

界KINGDOM: 细菌Bacteria

门PHYLUM: 假单胞菌门 Pseudomonadota

纲CLASS: γ‐变形菌纲Gammaproteobacteria

目ORDER: 假单胞菌目Pseudomonadales

科FAMILY: 假单胞菌科Pseudomonadaceae

属GENUS: 假单胞菌属Pseudomonas

种群SPECIES GROUP: 荧光假单胞菌种群Pseudomonas fluorescens group

种SPECIES: 荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens

荧光假单胞菌(P. fluorescens)能在多种植物生境中定殖,包括根际、叶际和内生环境。由于其具备以下能力,它被归类为一种植物生长促进细菌:(i)提高植物对磷酸盐等养分的可利用性;(ii)产生一系列抗菌物质(如吩嗪类),可拮抗卵菌和真菌类植物病原;(iii)通过改变植物激素水平来增强抗逆性和生物防治活性;(iv)通过产生挥发性有机化合物或铁载体等细胞外分子来诱导植物产生系统抗性,从而抵御潜在感染。植物可以产生信号,选择不同基因型的荧光假单胞菌来定殖其根部。不同的植物生长条件,如干旱或灌溉,可以导致荧光假单胞菌的招募,这些菌会产生不同的抗菌物质(如吩嗪类或2-DAPG),使其能够有效抵抗适应特定生长条件的真菌病原。

荧光假单胞菌形态特征

细菌种群在体外通过实验进化探索适应性过程方面发挥了重要作用,这得益于它们所需空间极小、世代时间短以及冷冻后能够复苏的特性,这使得创建记录随时间推移的遗传和表型变化的“冷冻化石记录”成为可能。由于其生长稳健、遗传可塑性强和代谢能力多样,荧光假单胞菌(P. fluorescens)几十年来一直被广泛用作实验进化研究的模式生物,为与适应性辐射、细菌-噬菌体共进化、细菌-质粒共进化、细菌合作、适应性权衡、基因调控网络进化以及最近的捕食者-猎物动态相关的进化动态提供了关键见解。其中最著名的一项研究考察了荧光假单胞菌在静态微宇宙中的适应性辐射,这为细菌如何在简单的半结构化环境中通过自然选择实现多样化和适应提供了重要见解。

荧光假单胞菌功能特性概略

荧光假单胞菌之所以得名,是因为它能产生一种名为pyoverdine的绿色铁载体,在紫外光下会发出荧光。

这种细菌属于更广泛的荧光假单胞菌属(包括产蛋白假单胞菌、绿脓杆菌等)的成员,它们具有广泛的栖息地范围,常见于土壤、水体、植物表面和根际。

荧光假单胞菌通过养分循环和产生促进植物生长的物质等机制在土壤和植物健康中发挥作用,同时还能产生抗真菌和昆虫毒素,这使其成为一种有吸引力的潜在生物防治剂。

由于其多样的代谢能力和在各种生态过程中的作用,荧光假单胞菌(P. fluorescens)经常被用作微生物学、遗传学和环境科学相关研究的模式生物。

从历史上看,荧光假单胞菌被归类为植物生长促进剂;某些荧光假单胞菌菌株可以自然定殖,并经常杀死蚜虫和鳞翅目等昆虫。

一些菌株已被证实会导致植物患病(例如,西兰花头腐病),并可能通过与其他微生物的关联或在免疫功能低下的人群中,引发人类疾病。

来源:农科最前线一点号

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