Published January 10, 2022 | Version v1
Publication Open

Root Morphogenesis of Arabidopsis thaliana Tuned by Plant Growth-Promoting Streptomyces Isolated From Root-Associated Soil of Artemisia annua

Creators

  • 1. Hebei University of Engineering
  • 2. Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 4. Northwest A&F University
  • 5. Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College
  • 6. Institute of Plant Protection

Description

In this study, the capacity to tune root morphogenesis by a plant growth-promoting rhizobacterium, Streptomyces lincolnensis L4, was investigated from various aspects including microbial physiology, root development, and root endophytic microbial community. Strain L4 was isolated from the root-associated soil of 7-year plantation of Artemisia annua. Aiming at revealing the promotion mechanism of Streptomyces on root growth and development, this study first evaluated the growth promotion characters of S. lincolnensis L4, followed by investigation in the effect of L4 inoculation on root morphology, endophytic microbiota of root system, and expression of genes involved in root development in Arabidopsis thaliana. Streptomyces lincolnensis L4 is able to hydrolyze organic and inorganic phosphorus, fix nitrogen, and produce IAA, ACC deaminase, and siderophore, which shaped specific structure of endophytic bacterial community with dominant Streptomyces in roots and promoted the development of roots. From the observation of root development characteristics, root length, root diameter, and the number of root hairs were increased by inoculation of strain L4, which were verified by the differential expression of root development-related genes in A. thaliana. Genomic traits of S. lincolnensis L4 which further revealed its capacity for plant growth promotion in which genes involved in phosphorus solubilization, ACC deamination, iron transportation, and IAA production were identified. This root growth-promoting strain has the potential to develop green method for regulating plant development. These findings provide us ecological knowledge of microenvironment around root system and a new approach for regulating root development.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، تم التحقيق في القدرة على ضبط التشكل الجذر من قبل الجذور المعززة لنمو النبات، Streptomyces lincolnensis L4، من جوانب مختلفة بما في ذلك علم وظائف الأعضاء الميكروبية، وتطور الجذر، والمجتمع الميكروبي الجذري. تم عزل السلالة L4 من التربة المرتبطة بالجذر لمزرعة الأرطماسيا الحولية التي دامت 7 سنوات. بهدف الكشف عن آلية تعزيز المتسلسلة على نمو الجذر وتطوره، قيمت هذه الدراسة أولاً شخصيات تعزيز النمو لـ S. lincolnensis L4، يليها التحقيق في تأثير تلقيح L4 على مورفولوجيا الجذر، والميكروبات الفطرية الداخلية لنظام الجذر، والتعبير عن الجينات المشاركة في تطور الجذر في Arabidopsis thaliana. العقدية اللينكولنية L4 قادرة على تحلل الفوسفور العضوي وغير العضوي بالماء، وتثبيت النيتروجين، وإنتاج IAA، و ACC deaminase، و siderophore، والتي شكلت بنية محددة للمجتمع البكتيري الباطني مع العقدية المهيمنة في الجذور وعززت تطور الجذور. من مراقبة خصائص نمو الجذر، تم زيادة طول الجذر وقطر الجذر وعدد شعيرات الجذر عن طريق تلقيح سلالة L4، والتي تم التحقق منها من خلال التعبير التفاضلي للجينات المتعلقة بتطور الجذر في A. thaliana. السمات الجينية لـ S. lincolnensis L4 التي كشفت كذلك عن قدرتها على تعزيز نمو النبات حيث تم تحديد الجينات المشاركة في إذابة الفوسفور، وإزالة القشرة الحزامية الأمامية، ونقل الحديد، وإنتاج IAA. هذه السلالة المعززة للنمو الجذري لديها القدرة على تطوير طريقة خضراء لتنظيم نمو النبات. توفر لنا هذه النتائج معرفة بيئية بالبيئة الدقيقة حول نظام الجذر ونهجًا جديدًا لتنظيم تطور الجذر.

Translated Description (French)

Dans cette étude, la capacité de régler la morphogenèse des racines par une rhizobactérie favorisant la croissance des plantes, Streptomyces lincolnensis L4, a été étudiée sous divers aspects, y compris la physiologie microbienne, le développement des racines et la communauté microbienne endophyte des racines. La souche L4 a été isolée du sol associé aux racines d'une plantation de 7 ans d'Artemisia annua. Visant à révéler le mécanisme de promotion de Streptomyces sur la croissance et le développement des racines, cette étude a d'abord évalué les caractères de promotion de la croissance de S. lincolnensis L4, puis a étudié l'effet de l'inoculation de L4 sur la morphologie des racines, le microbiote endophytique du système racinaire et l'expression des gènes impliqués dans le développement des racines chez Arabidopsis thaliana. Streptomyces lincolnensis L4 est capable d'hydrolyser le phosphore organique et inorganique, de fixer l'azote et de produire de l'IAA, de l'ACC désaminase et du sidérophore, qui ont façonné la structure spécifique de la communauté bactérienne endophytique avec des Streptomyces dominants dans les racines et ont favorisé le développement des racines. À partir de l'observation des caractéristiques du développement racinaire, la longueur des racines, le diamètre des racines et le nombre de poils racinaires ont été augmentés par l'inoculation de la souche L4, qui ont été vérifiés par l'expression différentielle des gènes liés au développement racinaire chez A. thaliana. Les traits génomiques de S. lincolnensis L4 qui ont en outre révélé sa capacité à promouvoir la croissance des plantes dans lesquels des gènes impliqués dans la solubilisation du phosphore, la désamination de l'ACC, le transport du fer et la production d'IAA ont été identifiés. Cette souche favorisant la croissance des racines a le potentiel de développer une méthode verte pour réguler le développement des plantes. Ces résultats nous fournissent des connaissances écologiques sur le microenvironnement autour du système racinaire et une nouvelle approche pour réguler le développement racinaire.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, se investigó la capacidad de ajustar la morfogénesis de la raíz por una rizobacteria promotora del crecimiento vegetal, Streptomyces lincolnensis L4, desde diversos aspectos, incluida la fisiología microbiana, el desarrollo de la raíz y la comunidad microbiana endofítica de la raíz. La cepa L4 se aisló del suelo asociado a la raíz de la plantación de 7 años de Artemisia annua. Con el objetivo de revelar el mecanismo de promoción de Streptomyces en el crecimiento y desarrollo de las raíces, este estudio evaluó primero los caracteres de promoción del crecimiento de S. lincolnensis L4, seguido de una investigación sobre el efecto de la inoculación de L4 en la morfología de la raíz, la microbiota endofítica del sistema radicular y la expresión de genes involucrados en el desarrollo de la raíz en Arabidopsis thaliana. Streptomyces lincolnensis L4 es capaz de hidrolizar fósforo orgánico e inorgánico, fijar nitrógeno y producir IAA, ACC desaminasa y sideróforo, lo que dio forma a la estructura específica de la comunidad bacteriana endofítica con Streptomyces dominante en las raíces y promovió el desarrollo de las raíces. A partir de la observación de las características de desarrollo radicular, la longitud de la raíz, el diámetro de la raíz y el número de pelos de la raíz se incrementaron mediante la inoculación de la cepa L4, que se verificó mediante la expresión diferencial de genes relacionados con el desarrollo radicular en A. thaliana. Rasgos genómicos de S. lincolnensis L4 que revelaron aún más su capacidad para la promoción del crecimiento vegetal en la que se identificaron genes involucrados en la solubilización del fósforo, la desaminación de ACC, el transporte de hierro y la producción de IAA. Esta cepa promotora del crecimiento de las raíces tiene el potencial de desarrollar un método ecológico para regular el desarrollo de las plantas. Estos hallazgos nos proporcionan un conocimiento ecológico del microambiente en torno al sistema radicular y un nuevo enfoque para regular el desarrollo radicular.

Files

pdf.pdf

Files (2.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:dc721d58f95722c56feaf5a8bf9ebea6
2.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تكوين الجذر لأرابيدوبسيس ثاليانا تم ضبطه بواسطة المتسلسلة المعزولة عن التربة المرتبطة بالجذر للارتيميسيا السنوية المعزولة عن التربة المرتبطة بالجذر
Translated title (French)
Morphogenèse racinaire d'Arabidopsis thaliana ajustée par des streptomyces favorisant la croissance des plantes isolés du sol associé aux racines d'Artemisia annua
Translated title (Spanish)
Morfogénesis radicular de Arabidopsis thaliana ajustada por Streptomyces promotora del crecimiento vegetal aislada del suelo asociado a la raíz de Artemisia annua

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4206839399
DOI
10.3389/fpls.2021.802737

Is supplement to
https://openalex.org/W3206602460 (Other)
https://openalex.org/W3194144185 (Other)
https://openalex.org/W3004385929 (Other)
https://openalex.org/W2476978884 (Other)
https://openalex.org/W2356328614 (Other)
https://openalex.org/W2331512983 (Other)
https://openalex.org/W2323988773 (Other)
https://openalex.org/W2144255550 (Other)
https://openalex.org/W2112540693 (Other)
https://openalex.org/W1981568115 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1459818577
  • https://openalex.org/W1514222249
  • https://openalex.org/W1702657855
  • https://openalex.org/W1830735976
  • https://openalex.org/W1874751834
  • https://openalex.org/W1971059297
  • https://openalex.org/W1971472950
  • https://openalex.org/W1971798720
  • https://openalex.org/W1982227893
  • https://openalex.org/W1994387029
  • https://openalex.org/W1996723297
  • https://openalex.org/W2009117373
  • https://openalex.org/W2013740990
  • https://openalex.org/W2021198192
  • https://openalex.org/W2027376028
  • https://openalex.org/W2061723627
  • https://openalex.org/W2064058495
  • https://openalex.org/W2083219141
  • https://openalex.org/W2088833470
  • https://openalex.org/W2098646916
  • https://openalex.org/W2102217138
  • https://openalex.org/W2120398282
  • https://openalex.org/W2120902911
  • https://openalex.org/W2121925112
  • https://openalex.org/W2124733111
  • https://openalex.org/W2133910096
  • https://openalex.org/W2145933592
  • https://openalex.org/W2146658949
  • https://openalex.org/W2151321774
  • https://openalex.org/W2155797625
  • https://openalex.org/W2156296988
  • https://openalex.org/W2178474262
  • https://openalex.org/W2233590266
  • https://openalex.org/W2260289020
  • https://openalex.org/W2294409693
  • https://openalex.org/W2487639704
  • https://openalex.org/W2516036857
  • https://openalex.org/W2575512194
  • https://openalex.org/W2611408476
  • https://openalex.org/W2624775352
  • https://openalex.org/W2744303727
  • https://openalex.org/W2764166391
  • https://openalex.org/W2767136168
  • https://openalex.org/W2787534297
  • https://openalex.org/W2789557459
  • https://openalex.org/W2789835480
  • https://openalex.org/W2892586224
  • https://openalex.org/W2904657097
  • https://openalex.org/W2908390994
  • https://openalex.org/W2914175760
  • https://openalex.org/W2923759160
  • https://openalex.org/W3025967984
  • https://openalex.org/W3045727642
  • https://openalex.org/W3095105083
  • https://openalex.org/W3128505740
  • https://openalex.org/W3137896317
  • https://openalex.org/W3193861087
  • https://openalex.org/W3195162038