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A cellular automata-based model of rhizosphere colonization by mutualistic bacteria accounts for the role of quorum sensing on successful concentration near plant roots
Indexado
WoS WOS:001380209100001
Scopus SCOPUS_ID:85213037199
DOI 10.1142/S0129183124502577
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This study employs a cellular automata (CA) model to investigate the colonization process of Paraburkholderia phytofirmans (PsJN) in the rhizosphere, a complex ecological environment critical to plant-microbe interactions. The proposed CA model simulates bacterial population dynamics, comparing the behavior of the wild-type strain (PsJN WT) with a mutant strain (PsJN-BpI.1) that exhibits impaired quorum sensing (QS), affecting its motility and communication. The model uses a grid where each cell can either be empty or occupied by bacteria. The spread of bacterial colonies is influenced by the state of neighboring cells, with a circular neighborhood used to simulate colony formation. The transition function incorporates both bacterial motility and population control, two critical factors in rhizospheric colonization. Simulation results show that the wild-type strain demonstrates a higher concentration of colonies near the roots, while the mutant strain exhibits reduced growth in these regions. Comparing the simulations with real rhizosphere colonization images confirms the model's accuracy and highlights the importance of carefully selecting parameters for reliable outcomes. This CA model successfully captures the colonization behavior of PsJN strains in the rhizosphere, providing valuable insights into bacterial ecology and plant-microbe interactions.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Computer Science, Interdisciplinary Applications
Physics, Mathematical
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Martinich, A. Maria Francisca - Universidad Adolfo Ibáñez - Chile
1 María Francisca Martinich, A. - Universidad Adolfo Ibáñez - Chile
2 GOLES-CHACC, ERIC ANTONIO Hombre Universidad Adolfo Ibáñez - Chile
3 Ledger, Thomas - Universidad Adolfo Ibáñez - Chile
4 Rognone, Silvia - Queen Mary Univ London - Reino Unido
Queen Mary University of London - Reino Unido

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Financiamiento



Fuente
QMUL
ANID PIA/BASAL
ANID-Fondecyt
ANID-Millennium Science Initiative Program
ANID PIA/ANILLOS
Queen Mary University of London HPC Apocrita
Universidad Adolfo Ibez Doctoral Studies stipend
Centre for Complex Systems at the School of Mathematical Sciences
FONDECYT, Chile-ANID

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Agradecimientos



Agradecimiento
Maria Francisca Martinich acknowledges Universidad Adolfo Ibez Doctoral Studies stipend. Eric Goles and Maria Francisca Martinich acknowledges project FONDECYT, Chile-ANID 1200006. Thomas Ledger and Maria Francisca Martinich acknowledge the funding of ANID PIA/BASAL FB0002, ANID-Millennium Science Initiative Program - NCN2021-010, ANID PIA/ANILLOS ACT210052, and ANID-FONDECYT 1230472. Silvia Rognone acknowledges Vincenzo Nicosia for contributing ideas and suggestions on analyzing bacterial patterns, the Centre for Complex Systems at the School of Mathematical Sciences, QMUL, and the Queen Mary University of London HPC Apocrita.

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