Распределение путей триптофан-зависимого синтеза индол-3-уксусной кислоты у бактерий, выявленное с помощью крупномасштабного геномного анализа

Бактериальная индол-3-уксусная кислота (ИУК), являющаяся эффекторной молекулой в физиологии микроорганизмов, играет важную роль в стимуляции роста растений. В настоящей работе мы провели комплексный анализ приблизительно 7 282 прокариотических геномов, представляющих различные филы бактерий, в сочетании с метагеномными данными, полученными для растительных корней, чтобы установить распределение триптофан-зависимых путей синтеза ИУК и количественно оценить гены, связанные с синтезом ИУК, в средах, ассоциированных с корнями растений. Мы обнаружили, что 82,2% проанализированных бактериальных геномов потенциально способны синтезировать ИУК из триптофана (Trp) или его промежуточных соединений. Интересно, что ряд филогенетически разнообразных бактерий демонстрировал предпочтительную тенденцию к использованию различных путей; наиболее распространенными у бактерий были пути через триптамин и индол-3-пируват. Около 45,3% исследованных геномов содержали несколько сосуществующих путей, формирующих сложные системы синтеза ИУК. Кроме того, анализ метагеномов, ассоциированных с корнями, показал, что ризобактерии в основном синтезируют ИУК посредством путей индол-3-ацетамида (IAM) и триптамина (TMP) и, возможно, обладают более высокой способностью к синтезу ИУК, чем бактерии, колонизирующие другие среды обитания. Полученные результаты уточняют наше представление о путях синтеза ИУК у бактерий и предоставляют более быструю и менее трудоемкую альтернативу физиологическому скринингу на основе коллекций геномов. Более глубокое понимание синтеза ИУК в бактериальных сообществах может способствовать максимальному использованию бактериальной ИУК для усиления роста растений и улучшения их физиологических функций.