Étude sur la tolérance au sel et aux alcalis d'une bactérie endophyte de Cistanche Deserticola (Pseudalkalibacillus Sp. A8)
Dec 05, 2025
Abstrait
Objectif:Isoler les bactéries endophytes deCistanche désertiqueet étudier les mécanismes potentiels sous-jacents à la tolérance sel-alcali desPseudalcalibacillussp. A8.
Méthodes :Les bactéries endophytes ont été isolées en utilisant la méthode de dilution sur étalement. La classification de la souche A8 a été déterminée par les traits morphologiques et le séquençage du gène de l'ARNr 16S. Un séquençage du génome entier et des analyses métabolomiques ont ensuite été réalisés.
Résultats:Cinquante souches bactériennes endophytes ont été isoléesCistanche désertiqueéchantillons, couvrant 4 phylums, 8 classes et 35 genres. Parmi eux, la souche A8 est la premièrePseudalcalibacillusespèces isolées de plantes, démontrant une tolérance exceptionnelle au sel et aux alcalis. Il était capable de croître dans des plages de pH allant de 6,0 à 13,0 et des concentrations de NaCl allant jusqu'à 17 %. L'annotation du génome a révélé 10 gènes associés à la résistance au sel et aux alcalis. L'analyse métabolomique dans des conditions de salinité et de pH élevés a identifié 186 métabolites différentiels enrichis en sept voies fonctionnelles liées à l'adaptation au stress sel-alcali.
Conclusion:Cette étude fournit des ressources microbiennes précieuses pour améliorer la tolérance des cultures aux sels et aux alcalis et offre un soutien théorique à l’amélioration des sols salins et alcalins par des moyens microbiens. Il jette également les bases de la compréhension des mécanismes moléculaires des bactéries tolérantes au sel et aux alcalis.
Mots-clés : Cistanche désertique; bactéries endophytes ; tolérance au sel et aux alcalis; séquençage du génome entier ; UPLC-MS/MS
Fleur de cistanche deserticol
Introduction
La salinisation et l’alcalinisation des sols constituent des défis mondiaux majeurs, contribuant de manière significative à la dégradation des terres et à la désertification. On estime qu'environ 20 % des terres arables de la planète sont affectées par la salinité à des degrés divers, et la Chine possède à elle seule 9,9 × 10⁷ hectares de terres salines-alcalies, les plus grandes au monde. Ces sols présentent généralement une faible perméabilité, une faible fertilité et une texture dure, ce qui nuit gravement à la croissance et au rendement des cultures. Par conséquent, le développement de stratégies efficaces pour utiliser et améliorer les sols salins-alcalins reste une question cruciale.
Des études récentes suggèrent que les inoculants microbiens, en particulier les souches tolérantes au sel et aux alcalis, peuvent améliorer la tolérance des cultures et les propriétés du sol de manière rentable et respectueuse de l'environnement. Les bactéries endophytes, c'est-à-dire celles qui résident dans les tissus végétaux sans provoquer de maladies, partagent des traits écologiques et physiologiques avec leurs plantes hôtes.Cistanche désertique, une plante parasite du désert connue pour son extrême résistance au sel et aux alcalis, est une source prometteuse pour isoler les endophytes tolérants au stress.
Cette étude vise à :
Isoler les bactéries endophytes deCistanche désertique;
Dépistage des souches tolérantes au sel et aux alcalis ;
Explorer les mécanismes de résistance au stress de la souche sélectionnéePseudalcalibacillussp. A8 grâce à des analyses du génome entier et métabolomique.
Fleur de cistanche deserticol
Matériels et méthodes
1.1 Matériaux
Échantillon de plante : Cistanche désertiquecollecté en mars 2023 dans la ville de Xiquan, Jingtaixian, Baiyin, province du Gansu, Chine. Identifié par le professeur Guo Yehong, Université agricole du Gansu.
Médias:Milieu liquide TSB ; solidifié avec 20 g/L d’agar.
Réactifs et instruments :NaClO de qualité analytique, KH₂PO₄, K₂HPO₄, tampon TAE ; Spectromètre de masse Agilent QTOF 1290–6542, évaporateur rotatif R-1001V, centrifugeuse Neofuge 15R, PCR sur gradient SureCycler 8800.
1.2 Isolement des bactéries endophytes
FraisCistancheles tissus ont été stérilisés en surface et homogénéisés. Des dilutions en série ont été étalées sur des supports R2A, TSB, ISP-2 et 2216E. Les colonies ont été isolées et purifiées par trois sous-cultures, puis stockées dans 20 % de glycérol à -80 degrés.
1.3 16Identification du gène de l'ARNr S
L'ADN génomique a été extrait et amplifié à l'aide des amorces universelles 27F/1492R. Les produits PCR ont été séquencés et analysés à l'aide de la base de données EzBioCloud.
Base de ciste
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1.4 Caractérisation phénotypique et physiologique
SEM :Morphologie cellulaire observée après dorure.
Tolérance au NaCl :Croissance évaluée à 0–20 % de NaCl.
Tolérance pH :Croissance mesurée à pH 4–13.
Plage de température :Croissance testée à 4–50 degrés.
1.5 Séquençage du génome entier
La souche A8 a été séquencée à l'aide de la technologie PacBio. L'assemblage et l'annotation du génome ont été réalisés sur six bases de données majeures (NR, Swiss-Prot, Pfam, EggNOG, GO, KEGG). Les gènes liés à la tolérance au sel et aux alcalis ont été criblés.
1.6 Analyse UPLC-MS/MS
Les échantillons ont été cultivés dans trois conditions :
A : pH 7,2, NaCl 0,5 %
B : pH 7,2, NaCl 14 %
C : pH 13,0, NaCl 0,5 %
Les surnageants ont été séchés, dissous dans du méthanol et analysés par UPLC-MS/MS (ZORBAX Eclipse Plus C18, mode ions positifs).
Résultats et analyse
2.1 Isolement des endophytes
Cinquante souches ont été isolées deCistanche désertique, appartenant à 4 phylums et 35 genres.
2.2 Identification de la souche A8
La séquence d'ARNr 16S présentait une similarité de 99,30 % avecPseudalkalibacillus salsuginis. L'analyse phylogénétique l'a confirmé comme membre dePseudalcalibacillus. Morphologiquement, les colonies étaient lisses, jaune-brun, en forme de bâtonnet (1 à 6 µm) avec un léger duvet sous SEM.
Plage de croissance :20 à 45 degrés (optimal : 30 degrés)
Plage de pH :6 à 13 (optimal : 9,0)
Gamme sel :0 à 17 % de NaCl (optimal : 0 à 5 %)
2.3 Analyse du génome
Longueur du génome : 6,022,064 bp
Contenu du GC : 40.99%
Gènes codant pour les protéines : 5,825 (82.5%)
ARNt/ARNr :76 ARNt, 24 ARNr
Valeurs ANI :Tous<95%, indicating a potential novel species.
Annotation COG :4 683 gènes (80,39%)
Transport/métabolisme des acides aminés (556), métabolisme des glucides (501), transcription (464), métabolisme des lipides (440), métabolisme des coenzymes (298), mécanismes de défense (100)
Gènes de tolérance au sel et aux alcalis identifiés :
Transporteur de glycine/bétaïne
Symporteur de sodium
Antiporteurs
F0F1 ATP synthase
2.4 Analyse métabolomique
Identification des métabolites :986 métabolites totaux détectés
Analyse OPLS-DA :Séparation claire entre les groupes ; R²X > 0,5, R²Y=1, Q² > 0,85,P< 0,005
Métabolites différentiels :
186 au total :
Groupe B : 96 (13 régulés positivement, 83 régulés négativement)
Groupe C : 132 (41 régulés positivement, 91 régulés négativement)
49 régulé positivement en B et C
196 métabolites exprimés de manière unique en B & C
246 métabolites au total régulés positivement ou uniques
Enrichissement de la voie (KEGG) :
Biosynthèse des sesquiterpénoïdes et des triterpénoïdes
Métabolisme des purines
Biosynthèse et dégradation de la lysine
Biosynthèse du pantothénate et du CoA
Métabolisme de l'arginine et de la proline
Ces résultats suggèrent que la souche A8 s'adapte au stress salin-alcali par le biais d'une régulation génétique et métabolique.
Conclusion
Cette étude a réussi à isoler et identifierPseudalcalibacillussp. A8 deCistanche désertique, une nouvelle espèce potentielle présentant une forte résistance au sel et aux alcalis. Grâce à des analyses du génome entier et métabolomique, plusieurs gènes et voies métaboliques ont été identifiés comme contribuant à son adaptation au stress. Ces résultats fournissent une base théorique pour développer des agents microbiens destinés à améliorer la tolérance des cultures et à récupérer les sols salins-alcalins.
Références
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