Discovery and Testing of Bacteria from Pollen and Unpollinated Silks of Pan-American Maize to Combat Fusarium graminearum
Notice bibliographique
Résumé
The process of fertilization in maize (Zea mays L.) makes its progeny susceptible to the fungal pathogen, Fusarium graminearum (Fg), that causes the devastating grain disease Gibberella ear rot (GER). Fg deposits mycotoxins in seeds, reduces progeny fitness, and ultimately causes significant economic losses to farmers globally. Maize is a wind-pollinated crop. Fg spores are airborne and enter developing seeds through the maternally derived style (silk) which must be exposed to the environment to capture pollen and transmit the male gametes to the ovule. Pollen and style tissues of other plants have been previously explored for their microbiomes; however no prior studies have reported the functions of pollen-associated bacteria in any plant species, and no unpollinated silk-derived bacteria have been tested for suppression of Fg. I hypothesized that the male gametophyte (pollen) and the maternal transmission route for male gametes (unpollinated silk) possess beneficial bacteria that can actively defend the silk channels against Fg, protecting progeny seeds and ultimately the genetic contribution of both parents. Additionally, I hypothesized that there may have been long-term natural and/or farmer selection for pollen and silk-associated bacteria to suppress Fg along the silk passage and in progeny seeds. I cultured bacteria from pollen and unpollinated silks from diverse wild and farmer-selected maize landraces spanning the Americas. These bacteria were taxonomically classified using 16S rRNA sequencing, then tested against Fg in vitro. The five best bacterial strains were further sprayed onto silks and then challenged with Fg in replicated greenhouse trials, followed by mycotoxin testing: the strains suppressed disease and mycotoxins. The best anti-Fg strain from both pollen and silk were further studied using confocal fluorescent imaging of live silks, revealing their ability to colonize known Fg entry points on silks, with evidence for fungicidal activity after infection. Overall, I gained support for the hypotheses that maize pollen and silk possess beneficial bacteria that can defend the male migration route inside the exposed maternal silk passage against airborne Fg. Preliminary qualitative observations are consistent with the hypothesis that these anti-Fg microbiome traits were under selection in the Americas, but further statistical evidence is required.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».