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能源部橡树岭国家实验室的研究人员发现，生活在杨树根部及其周围的微生物群落的多样性是人类微生物群的十倍，并产生了可用作抗生素，抗癌药物的新型分子聚宝盆。 ，或用于农业应用。该研究首次深入研究了杨树微生物组中的基因簇，该基因簇编码生产独特和多样化的天然产物。
微生物主要使用天然产物作为与其他微生物或寄主植物进行通信的信号。这些分子可以引发细菌生长，改变或减缓其发育。由于对关键资源的竞争非常激烈，微生物也会分泌天然产物作为抗生素以消除竞争对手。
这些抗生素的特殊性质通常针对选择的细菌，使其成为可用于杀灭有害物种的目标药物的有吸引力的候选物，而不是特定群落中的大量微生物，例如人类肠道。这些发现为探索天然产物提供了一个起点，并为进一步研究这些分子在植物 - 微生物相互作用中的作用奠定了基础。
“我们专注于植物 - 微生物界面的能量，信息和材料交换，”ORNL植物 - 微生物界面(PMI)科学重点领域的负责人Mitch Doktycz说。“天然产物是微生物及其寄主植物的表现和健康的关键。”
在调查天然产物的广度和多样性以及产生它们的微生物的遗传基础时，研究人员发现了大量不适合已知群体的基因簇。几乎15%的基因簇不属于常见的结构类别。在适合已知组的聚类中，只有百分之一匹配先前已表征过的序列。
根除天然产品
“这是很多生物合成潜力，”研究员帕特里夏布莱尔说。“一些独特的基因序列可能代码已知的天然产物。有些可能编码我们以前从未见过的分子。”
研究小组对来自数十个地点的超过300个细菌基因组序列以及宏基因组样本进行了计算分析。这些丰富的基因组信息是通过之前在PMI下进行的ORNL研究收集的。最近发表在mSystems上的论文标志着这些细菌基因组中的许多细胞首次被描述，尽管这些序列通过联合基因组研究所定期提供。
在ORNL，这些研究结果将指导正在进行的植物和微生物相互作用方式的研究，并影响彼此在野外的生存。特别是，研究人员将研究特定天然产物和生产者对构建的植物群落动态的影响。
“一些细菌只是充斥着这些基因簇，”布莱尔说。“ 基于这些数据，科学家们可以优先考虑一种细菌菌株或一类天然产物进行进一步研究。单个基因组中包含的信息非常多，你只需要一个开始的地方。”
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