Bacterial interactions and secondary metabolites in plant and soil environment

Abstract

Phylum Actinobacteriota represents one of the major phyla in plant and soil environments. Known for the ability to produce numerous secondary metabolites, Actinobacteriota may affect other bacteria and plants in various ways. The thesis aimed at assessing the connection between the production of secondary metabolites and interactions of actinobacteria in plant and soil environments. In the first part, we assessed how rare actinobacteria from acid soil affect cultivable soil bacteria. We isolated a collection of actinobacteria from acid soil dominated by previously uncultivable lineage and isolated a representative described as a new family Treboniaceae and multiple other potentially novel species of known genera. The genome and metabolome analysis of Trebonia kvetii, sp.nov. gen.nov., demonstrated its ability to produce unusual and potentially novel bioactive metabolites. We designed an experiment where a single strain was co-cultivated with the total soil bacterial community of the same soil in a set up, where a free exchange of diffusible metabolites was allowed between them. Three actinobacteria strains coming from distinct lineages were selected for this interaction. Each strain significantly and specifically affected cultivable bacteria as well as the metabolite pool, part of which was induced...

Actinobacteriota představují jeden z nejvýznamnějších bakteriálních kmenů v rostlinném a půdním prostředí. Actinobacteriota jsou známá svou schopností produkovat sekundární metabolity, a proto mohou různými způsoby ovlivňovat jiné bakterie a rostliny. Táto práce byla zaměřena na posouzení souvislostí mezi produkcí sekundárních metabolitů a interakcemi aktinobakterií. V první části jsme hodnotili, jak aktinobakterie z kyselé půdy ovlivňují kultivovatelné půdní bakterie. Získali jsme sbírku kmenů aktinobakterií z kyselé půdy, ve které dominuje dříve nekultivovatelná skupina. Izolovali jsme zástupce této skupiny a popsali jsme novou čeleď Treboniaceae, ale také několik dalších potenciálně nových druhů známých rodů. Analýza genomu a metabolomu nového druhu Trebonia kvetii, sp.nov. gen.nov., prokázala jeho schopnost produkovat neobvyklé a potenciálně nové bioaktivní metabolity. Navrhli jsme pokus, ve kterém byl vždy jeden aktinobakteriální kmen pěstován společně s celým půdním bakteriálním společenstvem tak, aby byla umožněna volná výměna metabolitů. Pro tuto interakci byly vybrány tři kmeny pocházející z různých linií. Každý kmen významně a specificky ovlivňoval kultivovatelné bakterie a také produkci metabolitů, z nichž byla také část indukovana společnou kultivací. Ve druhé části práce jsme zkoumali...