Dynamik der phyllospherischen bakteriellen Gemeinschaften als Reaktion auf die bakterielle Waldbrandkrankheit: Sukzession und Interaktionsmuster

Pflanzen interagieren mit komplexen mikrobiellen Gemeinschaften, in denen Mikroorganismen unterschiedliche Rollen bei der Pflanzenentwicklung und -gesundheit spielen. Während bestimmte Mikroorganismen Krankheiten verursachen können, fördern andere die Nährstoffaufnahme und die Resistenz gegen Stress durch verschiedene Mechanismen. Die Entwicklung von Pflanzenschutzmaßnahmen erfordert ein tieferes Verständnis der Faktoren, die multitrophische Interaktionen und die Organisation phyllospherischer Gemeinschaften beeinflussen. In dieser Arbeit wurde Hochdurchsatzsequenzierung verwendet, um die Auswirkungen von Klimavariablen und bakterieller Waldbrandkrankheit auf die Zusammensetzung und Assemblierung der bakteriellen Gemeinschaft in der Phyllosphäre von Tabak (Nicotiana tabacum L.) zu untersuchen. Die Proben aus Juni (M1), Juli (M2), August (M3) und September (M4) bildeten statistisch separate Cluster. Die Zusammensetzung der gesamten bakteriellen Population wurde hauptsächlich durch stochastische Prozesse beeinflusst. Die PICRUSt2-Vorhersagen zeigten, dass Gene, die im M3 angereichert sind, einer Phase, in der der Waldbrandkrankheitsindex seinen Höhepunkt erreichte, mit der Entwicklung der Waldbrandkrankheit (Sekretion von Virulenzfaktoren), einer erhöhten metabolischen Kapazität und Umweltanpassung assoziiert waren. Die mikrobiellen Gemeinschaften von M3 und M4 haben komplexere molekulare ökologische Netzwerke (MENs), die von Interkonnektionen innerhalb einer dichtere vernetzten bakteriellen Population geprägt sind. Die relativen Abundanzen pflanzenfördernder und antagonistisch wirkender Mikroben wie Clostridiales, Bacillales, Lactobacillales und Sphingobacteriales zeigten im stark erkrankten Sample (M3) einen signifikanten Rückgang im Vergleich zu den vordiagnostizierten Proben (M1/M2). Folgend den Ergebnissen der MENs testen wir weiter, ob die korrelierenden bakteriellen Paare innerhalb der MEN die Möglichkeit haben, funktionelle Gene zu teilen. Wir haben 139 Einträge solcher horizontalen Gentransferereignisse (HGT) aufgedeckt, was die Bedeutung von HGT für die Gestaltung der adaptiven Eigenschaften von pflanzenassoziierten Bakterien in den MENs hervorhebt, insbesondere in Bezug auf die Kolonisation des Wirtes und die Pathogenität.