Геном

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 1976 (2023) Цитировать эту статью

565 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Мы исследовали физиологический и транскриптомный ответ Escherichia coli на ранней стационарной фазе на светоизлучающие диоды с разными длинами волн. Рост и метаболические изменения E. coli O157:H7 исследовали под воздействием света с длиной волны 465, 520 и 625 нм. При освещении с длиной волны 465 нм рост E. coli O157:H7 значительно замедлялся по сравнению с освещением с длиной волны 520 и 625 нм и контролем без освещения. Метаболические изменения исследовали при таком освещении и в неосвещенных условиях на основе транскриптомных считываний. Транскриптомный ответ при длине волны 520 и 625 нм оставался почти таким же, как контрольный, за исключением нескольких генов с повышающей и понижающей регуляцией. Показания метаболических транскриптомов углеводов значительно снижались при освещении с длиной волны 465 нм по сравнению с освещением с длиной волны 520 и 625 нм и контролем без освещения, демонстрируя истощение глюкозы как единственного источника энергии во время экспоненциальной фазы. Деградация жирных кислот, такая как гены, связанные с fad-регулоном, усиливалась в клетках при освещении с длиной волны 465 нм, что свидетельствует о сдвиге клеток в сторону использования жирных кислот в качестве нового источника энергии углерода на ранней стационарной фазе. Воздействие на клетки E. coli O157:H7 света с длиной волны 465 нм подавляло экспрессию генов факторов вирулентности, таких как hlyA, hlyB, hlyC, stx1A, stx2B, paa и bdm. Под воздействием освещения с длиной волны 465 нм экспрессия генов, связанных со стрессом и подвижностью жгутиков, активировалась, вызывая потребление энергии и снижение роста клеток. Кроме того, окислительно-фосфорилированные транскриптомные чтения активировались при освещении с длиной волны 465 нм, вероятно, из-за выработки АФК, которые могут участвовать в снижении роста клеток во время ранней стационарной фазы. Эти результаты показывают, что патогенная E. coli O157:H7 по-разному реагирует на различную длину волны светоизлучающих диодов, использованных в этом исследовании.

Производство растений в помещении с использованием искусственных светодиодов в настоящее время представляет большой интерес, учитывая производство органических овощей в чистой и точно контролируемой среде, а также борьбу с земельными ресурсами и факторами окружающей среды1. На закрытых фабриках успешно выращиваются различные виды овощей, такие как помидоры, картофель, перец чили, капуста и салат. Свет, температура, влажность, воздух и питание являются наиболее важными факторами для роста растений. Фабрики закрытых растений в контролируемой среде имеют более высокий производственный потенциал и преимущества по сравнению с традиционным садоводством. Поскольку уже сообщалось, что изменение климата приводит к огромным потерям производства продуктов питания2,3. Кроме того, изменение климата, вызванное стихийными бедствиями, оказывает негативное влияние на производство основных сельскохозяйственных культур, таких как производство кукурузы на северо-востоке Китая, которое сократилось вдвое с 1997 по 2017 год4. По оценкам, эти экстремальные изменения погоды могут привести к серьезной нехватке продовольствия и голоду для 170 человек. млн человек к 20805,6.

Чтобы удовлетворить нехватку продовольствия, выращивание растений в помещении считается лучшим альтернативным подходом, требующим искусственного освещения для фотосинтеза растений. Среди искусственного освещения светодиоды (LED) считаются лучшим вариантом, имеющим ряд преимуществ, таких как отсутствие ртутных ламп низкого давления (LPM), небольшой размер, длительный срок службы, нетермичность, а также могут эффективно использоваться для повышения пищевой ценности. и контролировать микробную популяцию растений и овощей7,8. Влияние светодиодов с разными длинами волн ранее изучалось для изучения их воздействия на овощи и фрукты. Например, светодиоды с длиной волны 660 нм были эффективны для преимущественного накопления каротиноидов (β-кри) в мандаринах Сацума9. Кроме того, синие (465 нм) и красные (625 нм) светодиоды на проростках гороха повышали концентрацию хлорофилла и содержание β-каротина10.