{"id":14986,"date":"2026-05-07T11:34:59","date_gmt":"2026-05-07T11:34:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/davar-abedini\/"},"modified":"2026-05-07T11:35:16","modified_gmt":"2026-05-07T11:35:16","slug":"davar-abedini","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/davar-abedini\/","title":{"rendered":"Davar Abedini"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":14987,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-14986","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Chemical dialogues in the rhizosphere","samenvatting":"Plantenwortels staan voortdurend in interactie met diverse bodemmicro-organismen, en deze interacties hebben een sterke invloed op de nutri\u00ebntenopname en de fitness van planten. Een belangrijk mechanisme waarmee planten hun rhizosfeer-microbioom vormgeven, is via de uitscheiding van gespecialiseerde metabolieten. Deze metabolieten fungeren als signaalmoleculen die specifieke micro-organismen aantrekken, afstoten of hun activiteit be\u00efnvloeden. Ondanks de toenemende erkenning van hun ecologisch belang, zijn de identiteit, biosynthese en functionele rollen van veel van deze metabolieten onder nutri\u00ebntenstress nog onvoldoende begrepen. Het overkoepelende doel van mijn promotieonderzoek is daarom om te ontrafelen hoe gespecialiseerde metabolieten plant-microbe interacties in de rhizosfeer sturen, met name onder stikstofgebrek, en hoe deze interacties bijdragen aan plantgroei en nutri\u00ebntenopname onder stressomstandigheden.\n\nIn Hoofdstuk 1, de Algemene Inleiding, geef ik een uitgebreid overzicht van de metabole interacties die ten grondslag liggen aan plant-microbe interacties, met een bijzondere focus op de signaalrollen van door planten en micro-organismen geproduceerde kleine moleculen in de rhizosfeer. De basis van dit hoofdstuk vormt een overzichtsartikel waarin wordt besproken hoe planten actief hun wortelgeassocieerde microbioom vormgeven door de uitscheiding van metabolieten, waaronder primaire en gespecialiseerde metabolieten, en hoe deze moleculen de rekrutering van micro-organismen en de structuur van de microbi\u00eble gemeenschap be\u00efnvloeden. Voortbouwend op deze basis worden in dit hoofdstuk ook opkomende biotechnologische benaderingen besproken, zoals metabole engineering en het gebruik van synthetische microbi\u00eble gemeenschappen, als instrumenten om deze complexe interacties te manipuleren en beter te begrijpen. Tot slot introduceert het hoofdstuk twee sterk bioactieve rhizosfeer-metabolieten die centraal staan in dit proefschrift, strigolactonen (SLs) en solanoeclepin A, en plaatst deze in de bredere context van metaboliet-gestuurde plant-microbe interacties onder nutri\u00ebntenstress.\n\nVoortbouwend op deze conceptuele achtergrond richt Hoofdstuk 2 zich op een van deze belangrijke signaalmoleculen, SLs, en hun rol in het vormgeven van het wortelmicrobioom onder stikstofgebrek. Door multi-omics data te integreren, waaronder transcriptomics-, metabolomics- en microbioomdata, heb ik aangetoond dat SLs de samenstelling van microbi\u00eble gemeenschappen en het stikstofmetabolisme be\u00efnvloeden. Ik vond dat stikstofgebrek de expressie van SL-biosynthesegenen verhoogt en de concentraties van SLs (namelijk solanacol en orobanchol) in wortel-exudaten van tomaat verhoogt. Daarnaast vertoonde een SL-defici\u00ebnte tomaatmutant een verminderde rekrutering van gunstige stikstofmetaboliserende bacteri\u00ebn, zoals Comamonadaceae, Sphingomonadaceae en Oxalobacteraceae. Verdere assays toonden aan dat Sphingobium sp. RS1 (Sphingomonadaceae) chemotactische aantrekking vertoont naar solanacol en de synthetische SL GR24, en na inoculatie de groei van tomaat onder stikstofgebrek verbeterde.\n\nWaar Hoofdstuk 2 zich richt op de rol van SLs in de vorming van het microbioom onder stikstofgebrek, verbreedt Hoofdstuk 3 het proefschrift naar triterpeno\u00efdmetabolisme, wat bijzonder relevant is omdat solanoeclepin A, een centraal molecuul in de volgende hoofdstukken, is afgeleid van triterpeno\u00efden. In dit hoofdstuk ontwikkel ik een methodologisch kader om breder te onderzoeken hoe triterpeno\u00efden de relatie tussen metabolieten en het microbioom in tomatenwortels vormgeven. Met behulp van Virus-Induced Gene Silencing (VIGS) hebben we systematisch de expressie van genen betrokken bij de biosynthese van cycloartenol-afgeleide triterpeno\u00efden, namelijk SlSSR2 en SlSMT1, onderdrukt. Het onderdrukken van deze genen leidde tot veranderingen in de biosynthese van stero\u00efdale alkalo\u00efden, stero\u00efdale saponinen en fytosterolen in tomatenwortels, evenals in het metabolische profiel van fytosterolen in wortel-exudaten. Deze metabole veranderingen gingen gepaard met aanpassingen in het wortel-exudaatprofiel en verschuivingen in de samenstelling van het wortelgeassocieerde microbioom. Door gebruik te maken van ge\u00efntegreerde analyses waarin metabolomics- en microbioomdata werden gecombineerd, identificeerden we specifieke bacteri\u00eble taxa die geassocieerd waren met deze veranderde metabolieten.\n\nMet gebruikmaking van de in Hoofdstuk 3 ontwikkelde VIGS-benadering onderzoekt Hoofdstuk 4 de biosynthese en ecologische rol van solanoeclepin A (SolA), een bekende lokstof voor het uitkomen van aardappelcysteaaltjes die ook een rol lijkt te spelen in microbi\u00eble interacties. In dit hoofdstuk toon ik aan dat SolA gezamenlijk wordt geproduceerd door zowel de plant als bodemmicro-organismen en dat de accumulatie ervan sterk toeneemt onder stikstofgebrek. Transcriptomanalyse identificeerde verschillende kandidaatgenen voor de biosynthese van SolA, en deze genen werden tijdelijk onderdrukt met behulp van VIGS. Onderdrukking van de expressie van de kandidaatgenen CYP749A19 en CYP749A20 leidde inderdaad tot een vermindering van SolA-accumulatie in tomatenwortel-exudaten, maar be\u00efnvloedde ook de vorming van het microbioom in de rhizosfeer. Het rekruteren van bacteri\u00eble taxa, waaronder Massilia spp., werd geremd in de planten met tijdelijk onderdrukte genexpressie. Verdere analyse toonde aan dat Massilia sp. GER05 wordt aangetrokken door wortel-exudaten van stikstofgestresste tomaat. Bovendien lieten whole genome sequencing (WGS) en experimentele biotoetsen zien dat GER05 groeibevorderende eigenschappen bezit die de groei van tomatenplanten onder stikstofgebrek verbeteren.\n\nNa het vaststellen van de plant en plant-microbe mechanismen die ten grondslag liggen aan de productie van SolA, onderzoekt Hoofdstuk 5 hoe de samenstelling van het bodemmicrobioom dit proces be\u00efnvloedt. In het bijzonder onderzoek ik of specifieke bodembacteri\u00ebn de microbi\u00eble omzetting van de SolA-voorloper naar de actieve verbinding kunnen verstoren. Experimenten met bodemmengsels en metabarcoding-analyses toonden een negatieve associatie aan tussen de hoeveelheid Streptomyces spp. en de SolA-niveaus in tomatenwortel-exudaten. Aanvullende experimenten met verschillende Streptomyces-isolaten gaven aan dat Streptomyces SolA of zijn voorloper niet direct afbreekt, maar eerder de activiteit onderdrukt van de microbi\u00eble taxa die verantwoordelijk zijn voor de vorming van SolA. Ter bevestiging werden Streptomyces-cellen toegevoegd aan bioconversie-toetsen, wat resulteerde in zowel een verminderde detectie van SolA via LC-MS\/MS als een lagere uitkomst van aardappelcysteaaltjes. Gezamenlijk tonen deze bevindingen aan dat signaaluitkomsten in de rhizosfeer niet uitsluitend worden bepaald door plantmetabolisme, maar sterk worden be\u00efnvloed door interacties binnen de microbi\u00eble gemeenschap in de rhizosfeer. Tot slot integreert Hoofdstuk 6 de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift en bespreekt de bredere implicaties voor het begrip van metaboliet-gestuurde plant-microbe interacties onder nutri\u00ebntenstress. Ik benadruk gemeenschappelijke mechanistische thema\u2019s die uit de experimentele hoofdstukken naar voren komen en schets perspectieven voor de toepassing van deze kennis in microbioom-gebaseerde strategie\u00ebn voor duurzame landbouw.","summary":"Plant roots continuously interact with diverse soil microorganisms, and these interactions strongly influence plant nutrition and fitness. A key mechanism by which plants shape their rhizosphere microbiome is through the exudation of specialized metabolites that function as signaling molecules. Despite increasing recognition of their ecological importance, the identity, biosynthesis and functional roles of many of these metabolites under nutrient stress remain poorly understood. The overall goal of my PhD thesis is therefore to uncover how specialized metabolites mediate plant-microbe interactions in the rhizosphere, particularly under nitrogen deficiency, and how these interactions contribute to plant performance and nutrient acquisition under stress conditions.\n\nIn Chapter 1, the General Introduction, I provide a comprehensive overview of the metabolic interactions underpinning plant-microbe interactions, with a particular focus on the signaling roles of plant- and microbe-derived small molecules in the rhizosphere. The basis of that Chapter is a review paper that discusses how plants actively shape their root-associated microbiome through the exudation of metabolites including primary and secondary metabolites, and how these molecules influence microbial recruitment and community structure. Building on this foundation, the chapter also discusses emerging biotechnological approaches, such as metabolic engineering and the use of synthetic microbial communities, as tools to manipulate and better understand these complex interactions. Finally, the chapter introduces two highly bioactive rhizosphere metabolites that form the core of this thesis, strigolactones and solanoeclepin A, and positions them within the broader context of metabolite-mediated plant-microbe interactions under nutrient stress.\n\nBuilding on this conceptual background, Chapter 2 focuses on one of these important signaling molecules strigolactones (SLs) in shaping the root microbiome under nitrogen deficiency. By integrating multi-omics data, including transcriptomics, metabolomics and microbiome data, I uncovered that SLs influence microbial community composition and nitrogen metabolism. I found that nitrogen deficiency upregulates SL biosynthetic gene expression and increases tomato SL (i.e. solanacol and orobanchol) levels in tomato root exudate. Additionally, a SL-deficient tomato mutant exhibited impaired recruitment of beneficial nitrogen-metabolizing bacteria such as Comamonadaceae, Sphingomonadaceae and Oxalobacteraceae. Further assays demonstrated that Sphingobium sp. RS1 (Sphingomonadaceae) displayed chemoattraction towards solanacol and the synthetic SL, GR24, and improved tomato growth under nitrogen shortage upon inoculation.\n\nWhile Chapter 2 addresses the role of strigolactones in microbiome assembly under nitrogen deficiency, Chapter 3 broadens the thesis toward triterpenoid metabolism, which is particularly relevant because solanoeclepin A, a central compound in the following chapters, is a triterpenoid-derived molecule. In this chapter, I establish a methodological framework to investigate more broadly how triterpenoids shape metabolite-microbiome relationships in tomato roots. Using Virus-Induced Gene Silencing (VIGS), we systemically silenced cycloartenol-derived triterpenoid biosynthesis genes, i.e. SlSSR2 and SlSMT1. Silencing these genes led to alteration of the biosynthesis of steroidal alkaloids, steroidal saponins and phytosterols in tomato roots, as well as the metabolic profile of phytosterols in the root exudate. These metabolic changes were accompanied by modifications in the root exudate profile and shifts in the composition of the root-associated microbiome. By using integrative analysis combining metabolomics and microbiome data, we identified specific bacterial taxa associated with these altered metabolites.\n\nUsing the VIGS-based approach developed in Chapter 3, Chapter 4, examines the biosynthesis and ecological role of solanoeclepin A (SolA), a known PCN hatching stimulant that also appears to play a role in microbial interactions. In this chapter, I demonstrate that SolA is jointly produced by both plant and soil microorganisms and that its accumulation is strongly enhanced under nitrogen deficiency. A transcriptome analysis revealed several candidate genes for SolA biosynthesis, and these genes were transiently silenced using VIGS. Silencing of candidate genes CYP749A19 and CYP749A20 indeed reduced SolA accumulation in tomato root exudates, but also affected microbiome assembly in the rhizosphere compartment. The recruitment of bacterial taxa including Massilia spp. was inhibited in the transiently silenced plants. Further analysis showed that Massilia sp. GER05 is attracted towards the root exudate of nitrogen starved tomato. Moreover, whole genome sequencing and experimental assays showed that GER05 has growth promoting traits which improve tomato plant growth under nitrogen deficient conditions.\n\nAfter establishing the plant and plant-microbe mechanisms underlying SolA production, Chapter 5 investigates how soil microbial composition influences this process. In particular, I examine whether specific soil bacteria can interfere with the microbial conversion of the SolA precursor into the active compound. Soil mixing experiments and metabarcoding analyses revealed a negative association between the abundance of Streptomyces spp. and SolA levels in tomato root exudates. Additional experiments with various Streptomyces isolates indicated that Streptomyces do not directly degrade SolA or its precursor, but rather suppress the activity of the microbial taxa responsible for SolA formation. To prove this, Streptomyces cells were introduced to bioconversion assay and this not only resulted in reduced SolA detection on LC-MS\/MS, but also lower potato cyst nematode hatching. Together, these findings show that rhizosphere signalling outcomes are not solely determined by plant metabolism but are strongly shaped by interactions within the soil microbial community. Finally, Chapter 6 integrates the main findings of this thesis and discusses their broader implications for understanding metabolite-mediated plant-microbe interactions under nutrient stress. I highlight common mechanistic themes emerging from the experimental chapters and outline perspectives for the application of this knowledge in microbiome-based strategies for sustainable agriculture.","auteur":"Davar Abedini","auteur_slug":"davar-abedini","publicatiedatum":"11 juni 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/davarabedini?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/551c8bb4-3a7f-4328-ad3d-ab4e076f941d\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"19074","isbn":"978-94-6534-438-6","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Universiteit van Amsterdam","afbeeldingen":14988,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Universiteit van Amsterdam","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/14986","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=14986"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/14986\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":14989,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/14986\/revisions\/14989"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/14987"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=14986"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=14986"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}