differences among bacillus velezensis strains from biofilm formation to competition in niche determination on plant roots

Biofilm formation and rhizosphere colonization of the plants are the main infrastructures for the biological control of the plant diseases. bacteria accumulation in the protective layer, which results from their self-production of exopolysaccharides (eps), is called the biofilm. the formation of these complex structures originates from the multicellular behaviors of bacteria. various elements can play a role in these mechanisms. in this study, we examined biofilm formation, root colonization, and salt tolerance to four concentrations of nacl in the strains of bacillus velezensis (q12, us1, and ur1). the results showed that the biofilm strength plays an important role in the efficiency of tomato root colonization. furthermore, ur1 that had defects in producing the surfactin, iturin, and fengycin using ultrahigh-performance liquid chromatography-high resolution electrospray ionization mass spectrometry (uhplc-hresims), was incapable of tolerance to salinity, biofilm formation, competition, and rhizosphere colonization. confocal laser scanning microscopy (clsm) studies showed that strains us1 and q12 differed in the biofilm strength, the position of the bacteria that are located laterally, polar, or both, and root colonization. q12 was introduced as the best strain in all these experiments. also, based on the findings of this and previous studies, the possibility to create the subpopulations influenced by genetic diversity in bacillus velezensis strains during biofilm formation is suggested. 

تفاوت بین سویه‌های bacillus velezensis از تشکیل بیوفیلم تا رقابت در تعیین نیچ اکولوژیکی روی ریشه گیاه

تشکیل بیوفیلم و کلونیزاسیون ریزوسفر گیاهان، زیرساخت های اصلی کنترل بیولوژیک بیماری‌های گیاهی است. تجمع باکتری‌ها در لایه محافظی که از تولید اگزوپلی ساکارید (eps) خود باکتری‌ حاصل می شود، بیوفیلم نامیده می شود. تشکیل این ساختارهای پیچیده از رفتارهای چند سلولی باکتری‌ها ناشی می‌گردد. عناصر مختلفی می‌توانند در این مکانیسم‌ها نقش داشته باشند. در این مطالعه، تشکیل بیوفیلم، کلونیزاسیون ریشه و تحمل به نمک (nacl)، در چهار غلظت، در سویه‌های bacillus velezensis (q12، us1 و ur1) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که قدرت تشکیل بیوفیلم نقش مهمی در کارایی کلونیزاسیون ریشه گوجه‌فرنگی دارد. علاوه‌ بر این،ur1 که در تولید سورفکتین، ایتورین و فنجایسین با استفاده از کروماتوگرافی مایع با عملکرد فوق‌العاده بالا - اسپکترومتری جرمی یونیزاسیون الکترواسپری با وضوح بالا نقص داشت، قادر به تحمل شوری، تشکیل بیوفیلم، رقابت و کلونیزاسیون در ریزوسفر نبود. مطالعات میکروسکوپ اسکن لیزری کنفوکال نشان داد که سویه های us1 و q12 در قدرت توسعه بیوفیلم، نحوه قرارگیری باکتری‌ها به صورت جانبی، قطبی و یا هر دو، و کلونیزاسیون ریشه متفاوت هستند. q12 به‌عنوان بهترین سویه در تمام این آزمایشات معرفی شد. بر اساس یافته‌های این مطالعه و مطالعات پیشین، امکان ایجاد زیرجمعیت‌هایی تحت تاثیر تنوع ژنتیکی در سویه‌های bacillus velezensis  در طی تشکیل بیوفیلم پیشنهاد می‌شود.