Saleh Rahimlouye Barabi kaitseb doktoritööd „Investigation of diazotrophic bacteria association with plants“

2. septembril kell 10.15 kaitseb Saleh Rahimlouye Barabi botaanika ja mükoloogia erialal doktoritööd „Investigation of diazotrophic bacteria association with plants“ („Lämmastikku fikseerivate bakterite sümbioos taimejuurtega“).

Juhendajad:
professor Leho Tedersoo, Tartu Ülikool
kaasprofessor Mohammad Bahram, Tartu Ülikool

Oponent:
professor Euan Kevin James, the James Hutton Institute (Šotimaa)

Kokkuvõte
Lämmastik on hädavajalik enamiku orgaaniliste ühendite biosünteesiks. Kolm peamist bakterirühma – tsüanobakterid (Nostocaceae), mügarbakterid (Rhizobiaceae ja Burkholderiaceae sugukondade proteobakterid) ja Frankia „kiirikseened“ (Frankiaceae aktinobakterite sugukond) – seovad õhulämmastikku nii iseseisvalt kui ka taimejuurtega sümbioosis olles. Käesolevas doktoritöös tutvustan morfoloogilistel ja fülogeneetilistel tõenditel põhinevat lämmastikku siduvate taimede andmebaasi NodDB. Geenijärjestusi kasutades uurisin varem kirjeldatud juuremügaraid moodustavate proteobakterite perekondade nod-faktorit ja hindasin sümbioosi arengut fülogenoomika põhjal. Prognoosisin, et mügarbakterite süsinikku siduv sümbioos arenes Rhizobiaceae sugukonnas ligi 51 miljonit aastat tagasi ja kandus horisontaalselt edasi mitmele α- ja β-proteobakteri taksonile. Kogusin ebatüüpilisi juurenooduleid moodustavate liikide Tribulus terrestris (seiglehelised, Zygophyllaceae) juureproove Lähis-Idast ja Roystonea regia (palmilised, Arecaceae) juureproove Kariibi mere saartelt. Pindsteriliseeritud juurenoodulitest eraldati ja sekveneeriti viie bakteritüvi genoomid ning metagenoomi andmed loodi 14 liikide T. terrestris ja R. regia juurenooduli proovile. Fülogenoomiline analüüs näitab, et taimeliikide T. terrestris ja R. regia proovidest eraldatud peamised bakteritaksonid on vastavalt Klebsiella ja Kosakonia (γ-proteobakterid). Taimeliigi T. terrestris juurenoodulite proovidest leidsin amplifitseerimise ja sekveneerimise tulemusel Sinorhizobium meliloti struktuurseid nod/nif geene. Erinevalt varasematest töödest ma ei tuvastatud metagenoomi andmete analüüsi põhjal T. terrestris juurenoodulites tsüanobakteriaalset infektsiooni. Järeldan, et taimeliikidel T. terrestris ja R. regia arenes loomulike “tühjade noodulite” teke rakusisese mügarbakterite infektsioonita. Taimeliikidel T. terrestris ja R. regia esineva bioloogilise lämmastiku sidumist võib seostada vastavalt S. meliloti ja K. sacchari bakteritega, mis hõivavad noodulilaadseid struktuure epi- või endofüütidena – kasvades kudedes sees või kudede pinnal. Selle töö tulemused lükkavad ümber hüpoteesi, mille kohaselt nodulatsiooni teke või selle eelsoodumus arenes teadaolevate lämmastikku siduvate katteseemnetaimede klaadi ühisel esivanemal ainult ühel korral. Pigem tekkis juursümbiontide toel õhulämmastiku sidumine õistaimedel korduvalt.