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A synthetic community of siderophore-producing bacteria increases soil selenium bioavailability and plant uptake through regulation of the soil microbiome
Science of the Total Environment ( IF 8.2 ) Pub Date : 2023-02-08 , DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.162076
Zengwei Feng , Hui Sun , Yongqiang Qin , Yang Zhou , Honghui Zhu , Qing Yao

Dietary selenium (Se) is an effective strategy to meet Se requirement of human body, and Se biofortification in crops in seleniferous soils with selenobacteria represents an eco-friendly biotechnique. In this study, we tested the effectiveness of siderophore-producing bacterial (SPB) synthetic communities (SynComs) in promoting plant Se uptake in a subtropical seleniferous soil where the fixation of Se by ferric-oxides is severe. The results indicated that SPB SynComs drastically elevated soil bioavailable Se content by up to 68.7 %, and significantly increased plant Se concentration and uptake by up to 83.1 % and 92.2 %, respectively. Seven out of ten SPB isolates in the SynComs were enriched in soils after 120 days of inoculation. Additionally, variation partitioning analysis (VPA) revealed that the contribution of soil bacterial community (up to 42.8 %) to the increased plant Se uptake was much greater than that of soil bioavailable Se (up to 5.1 %), suggesting a direct pathway other than the pathway of mobilizing Se. The relative abundances of some operational taxonomic units (OTUs) showed significantly positive relationship with plant Se status but not with soil Se status, which supports the results of VPA. Network analysis indicates that some inoculated SPB isolates promoted plant Se uptake by regulating the native bacterial taxa. Taken together, this study demonstrates that SPB can be used in Se biofortification in crops, especially in subtropical soils.



中文翻译:

铁载体产生细菌的合成群落通过调节土壤微生物组来增加土壤硒的生物利用度和植物吸收

膳食硒 (Se) 是满足人体硒需求的有效策略,利用硒细菌在含硒土壤中对作物进行硒生物强化是一种生态友好的生物技术。在这项研究中,我们测试了产铁素细菌 (SPB) 合成群落 (SynComs) 在亚热带含硒土壤中促进植物硒吸收的有效性,在亚热带含硒土壤中,氧化铁对硒的固定很严重。结果表明,SPB SynComs 显着提高了土壤生物可利用硒含量高达 68.7%,并显着提高了植物硒浓度和吸收,分别高达 83.1% 和 92.2%。接种 120 天后,SynComs 中十分之七的 SPB 分离株在土壤中富集。此外,变异分配分析 (VPA) 表明,土壤细菌群落(高达 42.8%)对植物硒吸收增加的贡献远大于土壤生物可利用硒(高达 5.1%),这表明存在除该途径以外的直接途径动员硒。一些操作分类单元 (OTU) 的相对丰度与植物硒状态呈显着正相关,但与土壤硒状态无显着正相关,这支持了 VPA 的结果。网络分析表明,一些接种的 SPB 分离株通过调节天然细菌类群促进植物对硒的吸收。总之,这项研究表明 SPB 可用于作物的硒生物强化,尤其是在亚热带土壤中。提示除了动员 Se 的途径之外的直接途径。一些操作分类单元 (OTU) 的相对丰度与植物硒状态呈显着正相关,但与土壤硒状态无显着正相关,这支持了 VPA 的结果。网络分析表明,一些接种的 SPB 分离株通过调节天然细菌类群促进植物对硒的吸收。总之,这项研究表明 SPB 可用于作物的硒生物强化,尤其是在亚热带土壤中。提示除了动员 Se 的途径之外的直接途径。一些操作分类单元 (OTU) 的相对丰度与植物硒状态呈显着正相关,但与土壤硒状态无显着正相关,这支持了 VPA 的结果。网络分析表明,一些接种的 SPB 分离株通过调节天然细菌类群促进植物对硒的吸收。总之,这项研究表明 SPB 可用于作物的硒生物强化,尤其是在亚热带土壤中。网络分析表明,一些接种的 SPB 分离株通过调节天然细菌类群促进植物对硒的吸收。总之,这项研究表明 SPB 可用于作物的硒生物强化,尤其是在亚热带土壤中。网络分析表明,一些接种的 SPB 分离株通过调节天然细菌类群促进植物对硒的吸收。总之,这项研究表明 SPB 可用于作物的硒生物强化,尤其是在亚热带土壤中。

更新日期:2023-02-10
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