在华盛顿州立大学聆听地下音乐

大学实验室购买SYNAPT G2-Si质谱仪以解码土壤的交响乐

David Weller博士是一位不怕弄脏手的科学家。

韦勒博士是美国农业部农业研究服务小麦健康、遗传和质量研究部门的研究负责人，该部门位于华盛顿州普尔曼市。他的专业是植物病理学，他的研究单位进行的前沿研究解决了全国或世界上任何地方影响小谷物、小麦和大麦生产的问题。

离家近一点，这意味着他负责探索困扰美国西北部哥伦比亚高原小麦作物的疾病的原因，哥伦比亚高原是世界上最多产的小麦种植区之一。

"为地球上70亿人创造可持续的健康未来的唯一最大杠杆点可以说就在脚下：活的土壤，我们种植食物的地方。"
- 迈克-阿马兰斯在《大西洋》杂志上的文章1

植物科学家们知道，任何给定的土壤样本都含有超过30,000种分类微生物2，其中大部分直到最近才被科学所了解。更不为人知的是居住在根际圈的数十万种小化合物或代谢物--植物根部周围的微生境，土壤的物理、化学和生物成分受到植物的影响。其中一些土壤分子是由土壤细菌产生的天然抗生素，可以抑制破坏根系的病原体。这些细菌后来成为人们强烈关注的对象，成为控制疾病的实用手段。

为了更好地探索根茎层的奥秘，韦勒博士投资于一台 ACQUITY H-Class UPLC System 和一个 SYNAPT G2-Si质谱仪 在美国农业部的资助下。

"韦勒说："这种新的质谱仪帮助我们了解在根部和根区进行的化学交响乐。

为了庆祝LC-MS系统的购置，WSU和USDA将在3月21日星期二共同举办为期半天的植物代谢组学研讨会和实验室参观。

"本地细菌是防止病原体建立的第一个也是最强大的屏障。一个多样化的社区对于远离病原体尤为重要--在人类肠道和土壤中都是如此"。
- 乔治-奥古斯特大学的Alexandre Jousset2

揭开收货量下降的谜底

LC-MS对于WSU的植物病理学实验室来说并不陌生。它的Micromass QTof II质谱仪是实验室在20世纪90年代初购买的四极飞行时间质谱仪，由于植物病理学系的生物化学家、土壤科学的重要贡献者、资深科学家Bob Bonsall的努力，它仍然像新的一样运行。

Bonsall的研究有助于首次证明抗生素是由根部的有益微生物产生的，这些抗生素可以抑制土壤中的真菌性根部病原体3。这一点在文献中已经争论了60多年，直到Bonsall通过遗传学和直接分离芬尼兹-1-羧酸提供了明确的证据。

后来，Bonsall对研究做出了贡献，该研究表明，对小麦腾飞病的自然抑制，即腾飞衰退（全世界最重要的小麦根部疾病），是由产生抗生素2,4-二乙酰氯葡萄糖醇（DAPG）的根部定植细菌造成的。

"植物生物学家才刚刚开始了解土壤微生物群对植物的影响，这些影响往往令人惊讶......"。
- 艾米-库姆斯在《科学家》杂志上的文章2

"Bonsall说："代谢组学可以给我们一个与小麦有关的生化事件的大画面。"Bonsall说："SYNAPT的离子迁移功能与Progenesis软件相结合，将使我们首次能够快速筛查小麦代谢组中的数千种代谢物，并确定关键的生物标志物，以预测小麦栽培品种的高产潜力、抗病性和抗逆性和/或高终端质量。

西南大学的科学家们在华盛顿州学习的关于土壤微生物组的知识，极大地促进了我们对不仅是小麦，而且是全世界根茎类作物种植的了解。

"威勒说："我们植物病理学家都有一个共同的兴趣和热情，那就是利用有益的微生物来改善植物生长和解决世界饥饿问题。

一个学术/工业的合作

"沃特世公司一直对我们有很大帮助--无论是培训、应用专业知识、数据解释、预防性维护，"Bonsall说。"与沃特世公司合作，我们能够以独特的方式应用质谱技术，揭开土壤代谢组的一些秘密。从各种意义上讲，这都是一次真正的合作"。

与WSU的植物科学研究关系最密切的人之一是质谱专家Ken Rosnack博士，他是Waters公司的首席业务发展经理。

"罗斯纳克说："据我所知，这是第一次将离子迁移率应用于生物标记物研究的这个领域。离子迁移率是SYNAPT系统的一个特点，它根据分子的大小、离子电荷--和形状来区分分子。"很高兴看到WSU应用这项技术来探测土壤代谢组，并推进我们对根瘤微生物学和植物病理学的理解。"

除了土壤代谢组学的研究，Weller博士认为实验室的新质谱仪还有其他可能性。

"现在SYNAPT已经启动并运行，我看到一种全新的技术，有可能帮助遗传学家根据谷物生物标志物预测哪些小麦品系容易出现质量下降。"

额外的资源。

1. 健康的土壤微生物，健康的人，《大西洋》，2013年6月。
2. 用微生物对抗微生物，《科学家》，2013年1月。
3. 2,4-Diacetylphloroglucinol-Producing FluorescentPseudomonasspp. In the Defense of Plant Roots,Plant biol(Stuttg) 2007; 9(1):4-20 DOI: 10.1055/s-2006-924473