High red/far-red ratio promotes root colonization of Serratia plymuthica A21-4 in tomato by root exudates-stimulated chemotaxis and biofilm formation

趋化性 殖民地化 植物 生物膜 生物 化学 生物化学 微生物学 细菌 受体 遗传学
作者
Zhixin Guo,Yanping Qin,Jingli Lv,Xiaojie Wang,Ting Ye,Xiaoxing Dong,Xiaoxing Dong,Nanshan Du,Tao Zhang,Fengzhi Piao,Han Dong,Shunshan Shen
出处
期刊:Plant Physiology and Biochemistry [Elsevier BV]
卷期号:206: 108245-108245 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.plaphy.2023.108245
摘要

Effective colonization on plant roots is a prerequisite for plant growth promoting rhizobacterias (PGPR) to exert beneficial activities. Light is essential for plant growth, development and stress response. However, how light modulates root colonization of PGPR remains unclear. Here, we found that high red/far red (R/FR) light promoted and low R/FR light inhibited the colonization and growth enhancement of Serratia plymuthica A21-4 (S. plymuthica A21-4) on tomato, respectively. Non-targeted metabolomic analysis of root exudates collected from different R/FR ratio treated tomato seedlings with or without S. plymuthica A21-4 inoculation by UPLC-MS/MS showed that 64 primary metabolites in high R/FR light-grown plants significantly increased compared with those determined for low R/FR light-grown plants. Among them, 7 amino acids, 1 organic acid and 1 sugar obviously induced the chemotaxis and biofilm formation of S. plymuthica A21-4 compared to the control. Furthermore, exogenous addition of five artificial root exudate compontents (leucine, methionine, glutamine, 6-aminocaproic acid and melezitose) regained and further increased the colonization ability and growth promoting ability of S. plymuthica A21-4 on tomato under low R/FR light and high R/FR light, respectively, indicating their involvement in high R/FR light-regulated the interaction of tomato root and S. plymuthica A21-4. Taken together, our results, for the first time, clearly demonstrate that high R/FR light-induced root exudates play a key role in chemotaxis, biofilm formation and root colonization of S. plymuthica A21-4. This study can help promote the combined application of light supplementation and PGPR to facilitate crop growth and health in green agricultural production.
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