茶树根际微生物分离培养/合成群落构建深入探讨茶氨酸对茶叶品质的影响

SynCom21提高茶树铵态氮含量和茶氨酸含量模式图

2024年2月15日，微基客户团队在Current Biology上发表研究论文：Root microbiota of tea plants regulate nitrogen homeostasis and theanine synthesis to influence tea quality。该研究通过对高茶氨酸含量的茶树品种秋季根部微生物进行分离纯化，并模拟高茶氨酸品种根部微生物种群构建人工合成菌群SynCom21，发现SynCom21不仅提高茶树对铵态氮的吸收，还可提高茶氨酸的含量。

微基生物科技（上海）有限公司协助参与了根际微生物的分离纯化这部分工作。

RG根细菌合成群落(SynCom)的构建

为了从RG根中分离细菌，将匀浆稀释，并在几种细菌生长培养基上进行分离。分离采用菌落采摘和极限稀释两种方法。菌落采摘时，将稀释后的细胞悬液镀在固化培养基上孵育。在孵育最多两周后，选择少于20个菌落形成单位(cfu)的平板。为了限制稀释，从每个根池中取匀浆的根沉淀，稀释上清并分布在96孔微滴板中。从培养的细菌中鉴定出的每个独特的操作分类单位(OTU)的分离株在各自的固体培养基上连续镀三次纯化，然后将单个菌落接种于液体培养基中。结合16S高通量测序，确定所有细菌16S rRNA基因的V1-V9序列。提取分离株DNA作进一步分析。

从94个分离菌株中挑选出21株不同的菌株进行合成菌群构建，这些菌株以最大限度地提高SynCom的多样性，同时保持其16SrRNA基因序列的明显差异，从而使鉴定更加容易和明确。

将21株SynCom成员菌株在96孔深孔板中培养。

94株肉桂根分离菌株的系统发育和功能分析

（A）该图说明了肉桂根分离株(n=94)之间的分类重叠，以及它们在非培养物依赖性微生物群谱研究中的代表性。肉桂根细菌的系统发育树显示了最外环的分类重叠，用蓝色三角形表示。

（B）系统发育树显示了细菌分离物的家族水平聚类。树梢标有分类学分类。热图显示了每个聚类中属于不同功能类别的注释蛋白质的平均百分比。

与MX根相比，RG根在秋季表现出更丰富的与氨合成相关的微生物。秋季RG根部的这些氨态氮代谢微生物可能在茶氨酸的合成中起着至关重要的作用。为了进一步研究根微生物的氮代谢功能，分离纯化了RG根微生物。

消除重复菌株后，总共共获得94株纯化菌株，隶属于23个科。进行了FastTree41 v. 2.1分析，揭示了它们的进化关系，并将其分为14个门，6个分支。大多数菌株属于变形菌门，而其他门如放线菌门、厚壁菌门、绿藻门和藻门形成了额外的不同分支(图a)。

这些菌株表现出不同的代谢功能，包括碳水化合物和氨基酸代谢、辅因子和维生素代谢、能量代谢、膜运输、细胞通讯以及外源化合物的降解和代谢，突出了这些微生物的功能多样性(图b)。

然后将分离的94个菌株与16S rRNA测序鉴定的秋季RG根中的前100个微生物进行比较。结果显示，分离的菌株占科水平微生物前100 OTUs的43%。这表明从RG根部分离和纯化的微生物群能够在分类水平、功能和复杂性方面模仿其原始状态。

根据秋季RG的微生物群落结构，建立了由21个细菌菌株组成的合成群落，SynCom21是从94个微生物菌株中集合重建的。SynCom微生物群由12个微生物家族组成，分别来自变形菌门和放线菌门这两个门，有效地模拟了秋季RG根部观察到的微生物群落结构。

从高茶氨酸品种RG中分离根微生物和引进SynCom为减少肥料施用、改善土壤性质和利用根微生物来提高茶叶品质和营养吸收提供了证据。

研究单位

福建农林大学园艺学院和海峡联合研究院合成生物学研究中心（合成中心）、武夷学院生态与资源工程学院辛伟博士为该论文第一作者。福建农林大学合成中心徐通达教授、唐文鑫副教授和福建农林大学[现深圳理工大学（筹）合成生物学院，中国科学院深圳先进技术研究院全国定量合成生物学重点实验室]杨贞标教授为该论文的共同通讯作者。武夷学院张见明高级农艺师、福建农林大学大数据中心余永东老师、合成中心田云鹤博士、李豪博士等为参与作者。福建农林大学合成中心熊延教授和刘岩林教授为本研究提供了重要帮助。

文章链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960982224000794

微基生物提供的服务包括但不限于：

Ø 精准的菌群分离

Ø 定制化的培养方案

Ø 微生物群落结构分析

Ø 功能菌群的筛选与优化

微基生物期待与更多科研机构和企业合作，共同探索微生物世界的奥秘，推动微生物技术在农业、医药、环保等多个领域的应用。我们相信，通过我们的专业服务，可以为客户的研究和产品开发带来更多可能性。

更多服务项目

培养组学

菌株分离（厌氧菌/需氧菌/微需氧菌）

菌群特异性探针引物设计

设计定制：qPCR / ddPCR / 多重PCR / tNGS / FISH探针