A Virtual Nodule Environment (ViNE) for modelling the inter-kingdom metabolic integration during symbiotic nitrogen fixation
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Biological associations are often premised upon metabolic cross-talk between the organisms, with the N 2 -fixing endosymbiotic relationship between rhizobia and leguminous plants being a prime example. Here, we report the in silico reconstruction of a metabolic network of a Medicago truncatula plant nodulated by the bacterium Sinorhizobium meliloti . The nodule tissue of the model contains five spatially distinct developmental zones and encompasses the metabolism of both the plant and the bacterium. Flux balance analysis (FBA) suggested that the majority of the metabolic costs associated with symbiotic nitrogen fixation are directly related to supporting nitrogenase activity, while a minority is related to the formation and maintenance of nodule and bacteroid tissue. Interestingly, FBA simulations suggested there was a non-linear relationship between the rate of N 2 -fixation per gram of nodule and the rate of plant growth; increasing the N 2 -fixation efficiency was associated with diminishing returns in terms of plant growth. Evaluating the metabolic exchange between the symbiotic partners provided support for: i) differentiating bacteroids having access to sugars (e.g., sucrose) as a major carbon source, ii) ammonium being the major nitrogen export product of N 2 -fixing bacteria, and iii) N 2 -fixation being dependent on the transfer of protons from the plant cytoplasm to the bacteria through acidification of the peribacteroid space. Our simulations further suggested that the use of C 4 -dicarboxylates by N 2 -fixing bacteroids may be, in part, a consequence of the low concentration of free oxygen in the nodule limiting the activity of the plant mitochondria. These results demonstrate the power of this integrated model to advance our understanding of the functioning of legume nodules, and its potential for hypothesis generation to guide experimental studies and engineering of symbiotic nitrogen fixation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».