Bacterial Nitric Oxide Extends the Lifespan of C. elegans

SummaryNitric oxide (NO) is an important signaling molecule in multicellular organisms. Most animals produce NO from L-arginine via a family of dedicated enzymes known as NO synthases (NOSes). A rare exception is the roundworm Caenorhabditis elegans, which lacks its own NOS. However, in its natural environment, C. elegans feeds on Bacilli that possess functional NOS. Here, we demonstrate that bacterially derived NO enhances C. elegans longevity and stress resistance via a defined group of genes that function under the dual control of HSF-1 and DAF-16 transcription factors. Our work provides an example of interspecies signaling by a small molecule and illustrates the lifelong value of commensal bacteria to their host

Mechanism of biofilm-mediated stress resistance and lifespan extension in C. elegans

Bacteria naturally form communities of cells known as biofilms. However the physiological roles of biofilms produced by non-pathogenic microbiota remain largely unknown. To assess the impact of a biofilm on host physiology we explored the effect of several non-pathogenic biofilm-forming bacteria on Caenorhabditis elegans. We show that biofilm formation by Bacillus subtilis, Lactobacillus rhamnosus and Pseudomonas fluorescens induces C. elegans stress resistance. Biofilm also protects against pathogenic infection and prolongs lifespan. Total mRNA analysis identified a set of host genes that are upregulated in response to biofilm formation by B. subtilis. We further demonstrate that mtl-1 is responsible for the biofilm-mediated increase in oxidative stress resistance and lifespan extension. Induction of mtl-1 and hsp-70 promotes biofilm-mediated thermotolerance. ilys-2 activity accounts for biofilm-mediated resistance to Pseudomonas aeruginosa killing. These results reveal the importance of non-pathogenic biofilms for host physiology and provide a framework to study commensal biofilms in higher organisms

Zur Bewertung von Bodengüte und Ertragspotentialen in Agrarlandschaften

ZUSAMMENFASSUNG Ziel des Beitrages war die Quantifizierung von Indikatoren der Bodengüte in Agrarlandschaften über größere Regionen. Dazu wurden typische Catenen sowie Einzelprofile auf Versuchsstandorten in Deutschland, in den Gebieten der Russischen Föderation Moskau und Novosibirsk und in den nordchinesischen Provinzen Innere Mongolei und Hebei aufgenommen. Bodenqualitäten und Ertragspotentiale wurden mit dem Müncheberger Soil Quality Rating (M-SQR) funktional bewertet, in Deutschland zusätzlich mit der Deutschen Bodenschätzung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Abschätzung aller Komponenten der standörtlichen Wasserbilanz und der Trockenheitsgefährdung entscheidend für die Bewertung der Bodenfunktionalität in Agrarlandschaften sind. Es bestehen enge Beziehungen zwischen dem Basisrating des M-SQR und der Ackerzahl der Bodenschätzung sowie den Gesamt-Gütepunkten und dem Ertrag von Getreide. Die Eignung des Müncheberger Soil Quality Rating für eine skalenübergreifend konsistente Bewertung von Bodengüte und Ertragspotentialen wurde bestätigt

Bewertung landwirtschaftlicher Produktivitätspotentiale der globalen Landressource

Ziel unserer Arbeiten ist die Klassifikation und funktionelle Bewertung von Agrarstandorten nach einheitlichen Kriterien. Solche Informationen könnten für die überregional vergleichende Bewertung und standortgerechte nachhaltige agrarische Nutzung von Böden hilfreich sein. Wir untersuchten mehr als 100 repräsentative Böden auf Versuchsstandorten in bedeutenden Agrarregionen der Welt. Das sind Europa, Nordchina, die Prärieregionen Nordamerikas, sowie die Steppen Westsibiriens und Kasachstans. Die Böden wurden nach der World Reference Base for Soil Resources (WRB 2006) klassifiziert und mittels Müncheberger Soil Quality Rating (M-SQR) funktionell bewertet. Das indikatorbasierte M-SQR erwies sich als praktikabel und führte zu plausiblen Wertezahlen der Bodengüte. Die Bewertungskennziffern des M-SQR können je nach Landnutzungsintensität und Anpassungsgüte der Indikatoren etwa 50-80 % der Ertragsvariabilität von Getreide erklä¬ren. Es wird geschlußfolgert, daß das M-SQR für die skalenübergreifende Abschätzung von landwirtschaftlichen Produktivitätspotentialen, also als Basiswerkzeug für ein globales Bodenmonitoring, geeignet ist. Das M-SQR erweitert Bodenklassifikationssysteme wie die WRB 2006 um den Aspekt der Bodenfunktionalität

The Effects of Commensal B. subtilis Biofilm on C. elegans Physiology

Bacteria form biofilms to survive and proliferate in a wide range of conditions. However, the physiological roles of biofilms produced by commensal microbiota remain largely unknown. To assess the impact of a bacterial biofilm on host physiology we explored the Caenorhabditis elegans - Bacillus subtilis commensal pair. We found that biofilm formation by B. subtilis augments C. elegans stress resistance, protects against pathogenic infection, and prolongs lifespan. Additionally, we showed that these beneficial effects might be due to B. subtilis biofilm formation in the nematodes intestinal lumen. Next, we identified a set of host genes that are upregulated in response to biofilm-forming B. subtilis, demonstrating a specific response to the commensal biofilm. We show that mtl-1 is responsible for the biofilm-mediated increase in oxidative stress resistance and lifespan extension. Induction of mtl-1 and hsp-70 also accounts for biofilm-mediated thermotolerance. Additionally, ilys-2 activity accounts for biofilm-mediated resistance to Pseudomonas aeruginosa killing. These results reveal the importance of commensal biofilms for host robustness and provide a framework in which to study non-pathogenic biofilms in higher organisms

Bacterial nitric oxide extends the lifespan of C elegans . Cell. 2013; 152:818–830. doi:S0092-8674(13)00014-7 [pii] 10.1016/j.cell.2012.12.043. [PubMed: 23415229

SUMMARY Nitric oxide (NO) is an important signaling molecule in multicellular organisms. Most animals produce NO from L-arginine via a family of dedicated enzymes known as NO synthases (NOSes). A rare exception is the roundworm Caenorhabditis elegans, which lacks its own NOS. However, in its natural environment, C. elegans feeds on Bacilli that possess functional NOS. Here, we demonstrate that bacterially derived NO enhances C. elegans longevity and stress resistance via a defined group of genes that function under the dual control of HSF-1 and DAF-16 transcription factors. Our work provides an example of interspecies signaling by a small molecule and illustrates the lifelong value of commensal bacteria to their host