四种甘蔗微生物组

　　在一项开创性的新合作中，高级生物能源和生物产品创新中心(CABBI)的科学家们已经确定了与工程甘蔗相关的微生物类型。对油甘蔗微生物组的进一步探索可能会揭示利用这些原料中的植物-微生物相互作用的机会，这可能会增加石油产量，以实现可持续的生物能源生产。

　　

   

   

图片:油甘蔗是生物燃料生产的关键角色。了解它与微生物的相互作用可能有助于研究人员制定管理措施，提高作物的适应力和生产力。

来源:先进生物能源和生物产品创新中心(CABBI)

在一项开创性的新合作中，高级生物能源和生物产品创新中心(CABBI)的科学家们已经确定了与工程甘蔗相关的微生物类型。对油甘蔗微生物组的进一步探索可能会揭示利用这些原料中的植物-微生物相互作用的机会，这可能会增加石油产量，以实现可持续的生物能源生产。

就生物量而言，甘蔗是世界上产量最高的作物，原因不难理解;它为世界上26%的生物乙醇和80%的全球糖生产提供原料。

一种特殊的代谢工程甘蔗被称为油甘蔗，它积累的能量密度三酰甘油(TAG)是野生型甘蔗的30到400倍，这使它成为生产生物燃料的理想作物。通过研究这种将天然糖转化为石油生产的原料，研究人员可以提供可持续的、基于植物的化石燃料替代品。

研究人员正在研究的作物改良途径之一是微生物群管理。了解植物和寄生在植物上的微生物之间的相互作用，可能有助于我们开发能够提高作物生产力和抗灾能力的农业管理实践。虽然甘蔗微生物群已经被研究过，但油甘蔗微生物群在历史上一直是未知的领域。

在CABBI的可持续性和原料生产主题之间的合作中，研究人员探索了几种油甘蔗和野生型甘蔗之间微生物组结构的差异。爱荷华州立大学博士后研究员Jihoon Yang和助理教授Adina Howe从可持续性方面领导了这个项目，而佛罗里达大学生物科学家Baskaran Kannan和Fredy Altpeter教授是Feedstock的负责人。

这项研究发表在《生物燃料和生物产品的生物技术》杂志上，研究了四种不同的油甘蔗(由佛罗里达大学的Altpeter团队开发)的微生物组，并将其与未改性的甘蔗进行了比较。

研究小组在相同的土壤中种植了每一种经过改造的油甘蔗和甘蔗。一旦生长，他们就对叶子、茎、根、根际土壤和大块土壤的微生物进行取样。利用最先进的测序和生物信息学工具，研究小组发现，与未经修饰的甘蔗相比，每次加入的油甘蔗具有不同的微生物组。

有趣的是，在高表达wr1转基因的甘蔗植株中，微生物组组成差异最大。wr1被认为是脂质生物合成的“主调控因子”，对基因表达谱的变化有重要影响，影响植物积累能量密集TAG的能力。

这项研究表明，经过代谢工程处理的不同转基因表达的油甘蔗品种将与不同的微生物组相关联，这表明油甘蔗(与甘蔗相比)的代谢差异在决定植物微生物组的组成方面发挥了作用。

研究人员推测，油甘蔗与土壤中特定微生物的联系可能在某种程度上对植物有益，就像其他植物的情况一样。该团队希望进一步研究，以了解某些油甘蔗类型特有的微生物群如何与宿主植物相互作用。

Howe说:“在这一领域的洞察力可能会导致甘蔗管理方面的突破，种植者可以调整植物与微生物的相互作用，以提高作物和石油产量。”

Altpeter补充说:“进一步的研究也可能导致定制的微生物组，可以提高农业性能和代谢工程甘蔗的产量。”

CABBI研究的共同作者包括Thanwalee Sooksa-nguan(爱荷华州立大学农业与生物系统工程系)，Sofia Cano-Alfanar(佛罗里达大学农学系- ifas)， Hui Liu(布鲁克海文国家实验室生物系)，John Shanklin(布鲁克海文国家实验室生物系)和Angela Kent(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校自然资源与环境科学系)。

文章标题

Microbiome differences in sugarcane and metabolically engineered oilcane accessions and their implications for bioenergy production