Published February 14, 2022 | Version v1
Publication Open

Differential responses of the rhizosphere microbiome structure and soil metabolites in tea (Camellia sinensis) upon application of cow manure

  • 1. Qingdao Agricultural University
  • 2. Tea Research Institute
  • 3. Chongqing Academy of Agricultural Sciences
  • 4. Shandong Academy of Agricultural Sciences
  • 5. Murdoch University

Description

Abstract Background The rhizosphere is the narrow zone of soil immediately surrounding the root, and it is a critical hotspot of microbial activity, strongly influencing the physiology and development of plants. For analyzing the relationship between the microbiome and metabolome in the rhizosphere of tea ( Camellia sinensis ) plants, the bacterial composition and its correlation to soil metabolites were investigated under three different fertilization treatments (unfertilized, urea, cow manure) in different growing seasons (spring, early and late summer). Results The bacterial phyla Proteobacteria , Bacteroidetes , Acidobacteria and Actinobacteria dominated the rhizosphere of tea plants regardless of the sampling time. These indicated that the compositional shift was associated with different fertilizer/manure treatments as well as the sampling time. However, the relative abundance of these enriched bacteria varied under the three different fertilizer regimes. Most of the enriched metabolic pathways stimulated by different fertilizer application were all related to sugars, amino acids fatty acids and alkaloids metabolism. Organic acids and fatty acids were potential metabolites mediating the plant-bacteria interaction in the rhizosphere. Bacteria in the genera Proteiniphilum , Fermentimonas and Pseudomonas in spring, Saccharimonadales and Gaiellales in early summer, Acidobacteriales and Gaiellales in late summer regulated relative contents of organic and fatty acids. Conclusion This study documents the profound changes to the rhizosphere microbiome and bacterially derived metabolites under different fertilizer regimes and provides a conceptual framework towards improving the performance of tea plantations.

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

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة الغلاف الجذري هو المنطقة الضيقة من التربة المحيطة بالجذر مباشرة، وهو نقطة ساخنة حرجة للنشاط الميكروبي، مما يؤثر بقوة على فسيولوجيا النباتات وتطورها. لتحليل العلاقة بين الميكروبيوم والأيض في غلاف جذور نباتات الشاي ( كاميليا سينينسيس )، تم فحص التركيب البكتيري وارتباطه بمستقلبات التربة تحت ثلاثة علاجات تسميد مختلفة (غير مخصبة، يوريا، سماد بقري) في مواسم نمو مختلفة (الربيع وأوائل وأواخر الصيف). النتائج سيطرت الشُعَيْرات البكتيرية البروتينية والبكتيرية والحمضية والشعاعية على غلاف جذور نباتات الشاي بغض النظر عن وقت أخذ العينات. أشارت هذه إلى أن التحول التركيبي كان مرتبطًا بمعالجات الأسمدة/السماد المختلفة بالإضافة إلى وقت أخذ العينات. ومع ذلك، اختلفت الوفرة النسبية لهذه البكتيريا المخصبة في ظل أنظمة الأسمدة الثلاثة المختلفة. كانت معظم المسارات الأيضية المخصبة التي يحفزها استخدام الأسمدة المختلفة مرتبطة جميعها بالسكريات والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية واستقلاب القلويدات. كانت الأحماض العضوية والأحماض الدهنية مستقلبات محتملة تتوسط تفاعل البكتيريا النباتية في غلاف الجذر. البكتيريا في أجناس بروتينفيلوم ، فيرمنتيموناس والزائفة في الربيع، السكريات وغايلاليس في أوائل الصيف، أسيدوباكترياليس وغايلاليس في أواخر الصيف تنظم المحتويات النسبية للأحماض العضوية والدهنية. توثق هذه الدراسة التغييرات العميقة في ميكروبيوم الغلاف الجذر والمستقلبات المشتقة من البكتيريا في ظل أنظمة الأسمدة المختلفة وتوفر إطارًا مفاهيميًا لتحسين أداء مزارع الشاي.

Translated Description (French)

Résumé Contexte La rhizosphère est la zone étroite du sol entourant immédiatement la racine, et c'est un point chaud critique de l'activité microbienne, influençant fortement la physiologie et le développement des plantes. Pour analyser la relation entre le microbiome et le métabolome dans la rhizosphère des plantes de thé ( Camellia sinensis ), la composition bactérienne et sa corrélation avec les métabolites du sol ont été étudiées sous trois traitements de fertilisation différents (non fertilisé, urée, fumier de vache) au cours de différentes saisons de croissance (printemps, début et fin de l'été). Résultats Les phylums bactériens Proteobacteria , Bacteroidetes , Acidobacteria et Actinobacteria dominaient la rhizosphère des plants de thé quel que soit le moment de l'échantillonnage. Ceux-ci ont indiqué que le changement de composition était associé à différents traitements d'engrais/fumier ainsi qu'au temps d'échantillonnage. Cependant, l'abondance relative de ces bactéries enrichies variait sous les trois régimes d'engrais différents. La plupart des voies métaboliques enrichies stimulées par différentes applications d'engrais étaient toutes liées au métabolisme des sucres, des acides aminés, des acides gras et des alcaloïdes. Les acides organiques et les acides gras étaient des métabolites potentiels médiant l'interaction plante-bactérie dans la rhizosphère. Les bactéries des genres Proteiniphilum, Fermentimonas et Pseudomonas au printemps, Saccharimonadales et Gaiellales au début de l'été, Acidobacteriales et Gaiellales à la fin de l'été ont régulé les teneurs relatives en acides organiques et gras. Conclusion Cette étude documente les changements profonds du microbiome de la rhizosphère et des métabolites d'origine bactérienne sous différents régimes d'engrais et fournit un cadre conceptuel pour améliorer les performances des plantations de thé.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes abstractos La rizosfera es la zona estrecha del suelo que rodea inmediatamente la raíz, y es un punto crítico de actividad microbiana, que influye fuertemente en la fisiología y el desarrollo de las plantas. Para analizar la relación entre el microbioma y el metaboloma en la rizosfera de las plantas de té ( Camellia sinensis ), se investigó la composición bacteriana y su correlación con los metabolitos del suelo bajo tres tratamientos de fertilización diferentes (sin fertilizar, urea, estiércol de vaca) en diferentes estaciones de crecimiento (primavera, principios y finales del verano). Resultados Los filos bacterianos Proteobacteria , Bacteroidetes , Acidobacteria y Actinobacteria dominaron la rizosfera de las plantas de té independientemente del tiempo de muestreo. Estos indicaron que el cambio de composición se asoció con diferentes tratamientos de fertilizantes/estiércol, así como con el tiempo de muestreo. Sin embargo, la abundancia relativa de estas bacterias enriquecidas varió bajo los tres regímenes de fertilizantes diferentes. La mayoría de las vías metabólicas enriquecidas estimuladas por diferentes aplicaciones de fertilizantes estaban relacionadas con el metabolismo de azúcares, aminoácidos, ácidos grasos y alcaloides. Los ácidos orgánicos y los ácidos grasos eran metabolitos potenciales que mediaban la interacción planta-bacteria en la rizosfera. Bacterias de los géneros Proteiniphilum , Fermentimonas y Pseudomonas en primavera, Saccharimonadales y Gaiellales a principios de verano, Acidobacteriales y Gaiellales a finales de verano regulaban los contenidos relativos de ácidos orgánicos y grasos. Conclusión Este estudio documenta los profundos cambios en el microbioma de la rizosfera y los metabolitos derivados de bacterias bajo diferentes regímenes de fertilizantes y proporciona un marco conceptual para mejorar el rendimiento de las plantaciones de té.

Files

s12866-022-02470-9.pdf

Files (6.2 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
md5:526993ea525240dd02926632dfaaf916
6.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الاستجابات التفاضلية لهيكل ميكروبيوم الغلاف الجذري ومستقلبات التربة في الشاي (الكاميليا الصينية) عند استخدام سماد البقر
Translated title (French)
Réponses différentielles de la structure du microbiome de la rhizosphère et des métabolites du sol dans le thé (Camellia sinensis) lors de l'application de fumier de vache
Translated title (Spanish)
Respuestas diferenciales de la estructura del microbioma de la rizosfera y los metabolitos del suelo en el té (Camellia sinensis) tras la aplicación de estiércol de vaca

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4212848430
DOI
10.1186/s12866-022-02470-9

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1814742242
  • https://openalex.org/W1852794714
  • https://openalex.org/W1973831267
  • https://openalex.org/W1974286236
  • https://openalex.org/W1975832707
  • https://openalex.org/W1982185581
  • https://openalex.org/W2054600557
  • https://openalex.org/W2058096782
  • https://openalex.org/W2059246521
  • https://openalex.org/W2061908176
  • https://openalex.org/W2064937398
  • https://openalex.org/W2072447064
  • https://openalex.org/W2082093843
  • https://openalex.org/W2091588254
  • https://openalex.org/W2102554182
  • https://openalex.org/W2138213253
  • https://openalex.org/W2155366091
  • https://openalex.org/W2160102526
  • https://openalex.org/W2162151404
  • https://openalex.org/W2167484246
  • https://openalex.org/W2430910713
  • https://openalex.org/W2589351926
  • https://openalex.org/W2608582708
  • https://openalex.org/W2621229178
  • https://openalex.org/W2741080299
  • https://openalex.org/W2758082405
  • https://openalex.org/W2762042063
  • https://openalex.org/W2764517945
  • https://openalex.org/W2765536419
  • https://openalex.org/W2793476021
  • https://openalex.org/W2796861976
  • https://openalex.org/W2890838915
  • https://openalex.org/W2937195113
  • https://openalex.org/W2944421815
  • https://openalex.org/W2947204062
  • https://openalex.org/W2947879944
  • https://openalex.org/W2969902799
  • https://openalex.org/W2981849827
  • https://openalex.org/W3038611926
  • https://openalex.org/W3132650432
  • https://openalex.org/W3183421425
  • https://openalex.org/W3191546184
  • https://openalex.org/W3204989993