Universität zu Köln

Bakterien kolonisieren verschiedene Ökosysteme, wozu auch die Pflanzenwurzeln zählen. Pflanzenwurzeln-assoziierte Bakterien sind wichtig für das Pflanzenwachstum und die Pflanzengesundheit und stammen meistens von der umliegenden Erde. Biotische Faktoren aus der Erde und aus dem Wurzelsystem stammende organische Moleküle sind zwei bekannte Faktoren, die die wurzelassoziierten Mikrobiota in Pflanzen prägen. Bakterien leben in Verbänden mit anderen Bakterien zusammen, in denen konkurrenzfähige Interaktionen nicht nur ihr Wachstum beeinflussen, sondern auch die Diversität der Gemeinschaft, die Struktur und Stabilität. In dieser Arbeit wird die Funktion von Bakterien-Bakterien Interaktionen bei der Gründung von bakteriellen Gemeinschaften in verschiedenen Ökosystemen untersucht. Durch die Kombination von genomischen, metabolomischen und phänotypischen Untersuchungen untersuchten wir das wettbewerbsfähige Potential von 198 Bakterien-Isolaten, die hauptsächlich aus den Wurzeln von Arabidopsis thaliana stammen. Vergleichende Genomanalysen zeigten, dass die Bakterien unterschiedliche biosynthetische Gencluster beherbergen, die enzymatische Signalwege für die Biosynthese verschiedenener spezifischer Metaboliten, einschließlich antimikrobieller Substanzen, kodieren. Die Metabolomanalyse zeigte, dass Bakterien antimikrobielle Substanzen sekretieren, die im Genom vorhergesagt sind. Zudem zeigte der Screen für gegenseitige Inhibitionen, dass 66% der Isolate an „at-distance“ antagonistischer Aktivität beteiligt sind. Der Screen für wechselseitige Inhibitionen zeigte nicht nur interessante phylogenetische und ökologische Muster, sondern lieferte auch den Grundstein für die Auswahl von stark wettbewerbsfähigen und stark suszeptiblen Gemeinschaftsmitgliedern. Durch die Definierung zweier Gruppen von Bakterien mit gegensätzlichem wettbewerbsfähigem Potential, testeten wir die Rolle von Bakterien-Bakterien Interaktionen bei der Gründung von mikrobiellen Gemeinschaften in flüssigem Microkosmos und in planta. Perturbationsexperimente zeigten, dass stark wettbewerbsfähige Bakterien wichtig sind für den Erhalt der Diversität und Struktur der bakteriellen Gemeinschaft im flüssigen Mikrokosmos, während wurzelassoziierte Mikrobiota in Arabidopsis belastbar gegenüber Störungen waren. Diese Arbeit liefert Hinweise darauf, dass interbakterielle Interaktionen in einer Ökosystem-abhängigen Weise wichtig für die Errichtung der bakteriellen Gemeinschaft sind.

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