Evolving a plant-beneficial bacterium in soil vs. nutrient-rich liquid culture has contrasting effects on in-soil fitness
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Inoculation of plant-beneficial microbes into agricultural soils can improve crop growth, but such outcomes depend on microbial survival. Here, we assessed how exposure to prior environmental conditions impacts microbial in-soil fitness, particularly focusing on incubation in liquid culture as an unavoidable phase of inoculant production and on pre-incubation in target soils as a potential method to improve performance. We conducted experimental evolution on a phosphorus-solubilizing bacterial species, Priestia megaterium , in (i) soil only, (ii) liquid media only, and (iii) soil followed by liquid media, using population metagenomic sequencing to track mutations over time. Several typical in vitro evolutionary phenomena were observed in liquid media-incubated populations, including clonal interference, genetic hitchhiking, and mutation parallelism between replicate populations, particularly in the sporulation transcription factor spo0A . Liquid media-incubated populations also developed a clear fitness reduction in soil compared to the ancestral isolate. However, soil-incubated populations grew slowly, experienced far fewer generations despite longer absolute time, and accumulated minimal mutational changes. Correspondingly, soil-incubated populations did not display improved survival compared to the ancestral isolate in their target soils, though there did appear to be minor fitness reductions in unfamiliar soil. This work demonstrates that adaptation to liquid media and/or a native soil can impact bacterial fitness in new soil and that bacterial evolution in more complex real-world habitats does not closely resemble bacterial evolution in liquid media. IMPORTANCE Innovative solutions are needed to address emerging challenges in agriculture while reducing its environmental footprint. Management of soil microbiomes could contribute to this effort, as plant growth-promoting microorganisms provide key ecosystem services that support crops. Yet, inoculating beneficial microbes into farm soils yields unreliable results. We require a greater knowledge of the ecology of these taxa to improve their functioning in sustainable agroecosystems. In this report, we demonstrate that exposure to laboratory media and lingering adaptation to another soil can negatively impact the in-soil survival of a phosphorus-solubilizing bacterial species. We go further to highlight the underlying mutations that give rise to these patterns. These insights can be leveraged to improve our understanding of how soil-dwelling beneficial microorganisms adapt to different evolutionary pressures.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».