MIKROBIESE EKOLOGIE
Landbou-intensifikasie verminder mikrobiese netwerkkompleksiteit en die oorvloed van sleutelsteentaksa in wortels
Vollengte Amplicon Sequencing (ITS) |PacBio HIFI
Hoogtepunte
ALandbou-intensifisering het toenemend problematies geword as gevolg van die nadelige omgewingseffekte daarvan, insluitend swak voedingstofgebruikdoeltreffendheid, grondwater-eutrofiasie, agteruitgang van grondkwaliteit, ens. Alternatiewe boerderystelsels insluitend geenbewerking en organiese boerdery is wyd aangeneem om die skade te verminder.Mikrobiese gemeenskap speel 'n onontbeerlike rol in die produktiwiteit en volhoubaarheid van landbou-ekosisteem.Dit is egter nogal onduidelik hoe verskillende boerderystelsels wortelmikrobiota beïnvloed.
Eksperimentele ontwerp
Eksperimente
Solie- en wortel(DNS) monsters was van koringlande van 60 landbougrond (20 elk)
Groering: 1. Konvensie (met bewerking);2. Konvensie (geenbewerking);3. Organiese landbougrond
Sequencing strategie: vollengte amplicon sequencing (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (gerig op die hele ITS-streek ~630 bp)
Sequencing platform: PacBio RS II
Bioinformatiese analise
Resultate
On gemiddeld van 357 OTU's is per terrein geïdentifiseer en 'n totaal van 837 OTU's van al 60 terreine.Alfa-diversiteit van wortelswam-gemeenskappe het nie betekenisvolle verskil tussen drie boerderystelsels getoon nie.Drie afsonderlike trosse is egter in beta-diversiteitsanalise gevorm, wat 'n sterk uitwerking van boerderystelsel op wortelswamgemeenskapstruktuur aandui.
Figuur 1. Alfa-diversiteit (Shannon-indeks en gemeenskapsamestelling) en beta-diversiteitsanalise (kanoniese ontleding van hoofkoördinate) op wortelswamgemeenskappe
Ten sluitsteentaksa is gedefinieer gebaseer op algehele netwerk van swamgemeenskappe oor drie boerderystelsels: top 10 nodusse met die hoogste graad, hoogste nabyheidsentraliteit en laagste tusseninsentraliteit is gekies.Sewe van hulle het aan mikorisa-ordes behoort.
Figuur 2. Algehele netwerk oor wortelswamgemeenskappe van drie boerderystelsels
Fwapenstelsel-spesifieke netwerke het 'n aansienlik hoër konnektiwiteit in organiese netwerk aangedui met twee keer meer rande en meer gekoppelde nodusse as geenbewerking en konvensionele netwerk.Boonop het die organiese boerderynetwerk baie meer sluitsteentaksa (diamant) gehuisves in vergelyking met die res, wat die kompleksiteit en konnektiwiteit daarvan ondersteun het.
Figuur 3. Boerderystelsel-spesifieke wortelswamnetwerke
Asterk negatiewe assosiasie tussen landbou-intensiteit en wortelswamnetwerkkonnektiwiteit is waargeneem.Ewekansige woudontleding het hoofdrywers van sluitsteentaksa aan die lig gebring: grondfosfor, grootmaatdigtheid, pH en mikorisale kolonisasie.
Figuur 4. Landbou-intensiteit en netwerkverbinding oor drie boerderystelsels (A en B);Ewekansige woudanalise(C) en Verwantskap tussen landbou-intensiteit en AMF-kolonisasie (D)
Tegnologie
Vollengte amplikon-volgordebepaling
As “Third Generation Sequencing” op die verhoog kom, is die beperkings in geteikende streke en probleme in de novo-samestelling oorkom.Pacific Bioscience (PacBio) het die lees van reekse suksesvol uitgebrei na tientalle kilobasisse, wat ons in staat stel om vollengtelesings van 16s rRNA (1 000 bp-1 500 bp) in bakterieë of 18S rRNA (1 500 bp-2 000 bp) en ITS te verkry streke (400 bp-900 bp) in eukariotika.Die breër siening van genetiese veld het die resolusie van spesie-annotasie en funksionele gene aansienlik verbeter.Die lang betrokke kwessie oor basisakkuraatheid is opgelos deur PacBio CCS-selfkorreksie, wat HIFI-lesings genereer met meer as 99% leesakkuraatheid.
Prestasie in OTU-aantekening
TMet die voordele van beide lang leeswerk en hoë deurvoer, kan die akkuraatheid van annotasie dramaties verhoog word en 'n "spesievlak" resolusie in mikrobiese identifikasie bereik word.
Verwysing
Banerjee, Samiran, et al."Landbou-intensifisering verminder mikrobiese netwerkkompleksiteit en die oorvloed van sluitsteentaksa in wortels."Die ISME-joernaal (2019).
Tegnologie en hoogtepunte beoog om die mees onlangse suksesvolle toepassing van verskillende hoë-deurset-volgorde-tegnologieë in verskeie navorsingsarena te deel, asook briljante idees in eksperimentele ontwerp en data-ontginning.
Postyd: Jan-08-2022