اکولوژی میکروبی
تشدید کشاورزی پیچیدگی شبکه میکروبی و فراوانی گونه های کیستون را در ریشه ها کاهش می دهد.
توالی آمپلیکون تمام قد (ITS) |PacBio HIFI
نکات برجسته
Aتشدید کشاورزی به دلیل اثرات زیست محیطی نامطلوب آن از جمله بهره وری ضعیف در استفاده از مواد مغذی، تصفیه آب زیرزمینی، تخریب کیفیت خاک و غیره به طور فزاینده ای مشکل ساز شده است. سیستم های کشاورزی جایگزین از جمله کشاورزی بدون خاک ورزی و کشاورزی ارگانیک به طور گسترده ای برای کاهش آسیب پذیرفته شده اند.جامعه میکروبی نقشی ضروری در بهره وری و پایداری اکوسیستم کشاورزی ایفا می کند.با این حال، مشخص نیست که چگونه سیستم‌های کشاورزی مختلف بر میکروبیوتای ریشه تأثیر می‌گذارند.
طراحی تجربی
آزمایش
Sنمونه روغن و ریشه (DNA) از مزارع گندم از 60 زمین کشاورزی (هر کدام 20) بود.
Grouping: 1. کنوانسیون (با خاکورزی).2. کنوانسیون (بدون خاکورزی).3. زمین های کشاورزی ارگانیک
Sاستراتژی همسان سازی: توالی آمپلیکون تمام قد (ITS)
Pریمرها: ITS1F-ITS4 (با هدف قرار دادن کل منطقه ITS ~630 جفت باز)
Sپلت فرم همسان سازی: PacBio RS II
تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک
نتایج
On میانگین 357 OTU در هر سایت و در مجموع 837 OTU از تمام 60 سایت شناسایی شد.تنوع آلفای جوامع قارچی ریشه بین سه سیستم کشاورزی تفاوت معنی داری نشان نداد.با این حال، سه خوشه مجزا در تجزیه و تحلیل تنوع بتا تشکیل شد، که نشان دهنده اثرات قوی سیستم کشاورزی بر ساختار جامعه قارچ ریشه است.
شکل 1. تنوع آلفا (شاخص شانون و ترکیب جامعه) و تجزیه و تحلیل تنوع بتا (تحلیل متعارف مختصات اصلی) در جوامع قارچی ریشه
Tتاکسون‌های کیستون بر اساس شبکه کلی جوامع قارچی در سه سیستم کشاورزی تعریف شدند: 10 گره برتر با بالاترین درجه، بالاترین مرکزیت نزدیکی و کمترین مرکزیت بین‌بینی انتخاب شدند.هفت تن از آنها متعلق به راسته های میکوریزا بودند.
شکل 2. شبکه کلی بر روی جوامع قارچی ریشه سه سیستم کشاورزی
Fشبکه‌های اختصاصی سیستم مسلح‌کننده نشان‌دهنده اتصال به‌طور قابل‌توجهی بالاتر در شبکه‌های ارگانیک با دوبرابر لبه‌ها و گره‌های متصل بیشتر نسبت به شبکه‌های بدون خاکورزی و معمولی است.علاوه بر این، شبکه کشاورزی ارگانیک در مقایسه با بقیه گونه‌های اصلی (الماس) بسیار بیشتری را در خود جای داده است که از پیچیدگی و اتصال آن پشتیبانی می‌کند.
شکل 3. شبکه های قارچی ریشه مخصوص سیستم کشاورزی
Aارتباط منفی قوی بین شدت کشاورزی و اتصال شبکه قارچ ریشه مشاهده شد.تجزیه و تحلیل تصادفی جنگل محرک‌های اصلی گونه‌های کیستون را نشان داد: فسفر خاک، چگالی ظاهری، pH و استعمار میکوریز.
شکل 4. شدت کشاورزی و اتصال شبکه در سه سیستم کشاورزی (A و B).تجزیه و تحلیل تصادفی جنگل (C) و رابطه بین شدت کشاورزی و استعمار AMF (D)
فن آوری
توالی آمپلیکون تمام قد
Aبا آمدن «توالی نسل سوم» به صحنه، محدودیت‌ها در مناطق هدف و مشکلات در مونتاژ جدید برطرف شده است.Pacific Bioscience (PacBio) با موفقیت خواندن توالی‌ها را به ده‌ها کیلو باز گسترش داده است، که به ما امکان می‌دهد خوانش کامل 16s rRNA (1000 جفت باز تا 1500 جفت باز) در باکتری یا 18S rRNA (1500 جفت باز-2000 جفت باز و ITS) را به دست آوریم. مناطق (400 جفت باز - 900 جفت باز) در یوکاریوتی ها.نمای گسترده میدان ژنتیکی وضوح حاشیه نویسی گونه ها و ژن های عملکردی را بسیار افزایش داد.مشکل طولانی مدت در مورد دقت پایه توسط خود تصحیح PacBio CCS حل شده است، که خواندن HIFI را با دقت خواندن بیش از 99٪ ایجاد می کند.
عملکرد در حاشیه نویسی OTU
Tبا استفاده از مزایای خواندن طولانی و بازده بالا، دقت حاشیه نویسی را می توان به طور چشمگیری افزایش داد و به وضوح "سطح گونه" در شناسایی میکروبی دست یافت.
ارجاع
بانرجی، سمیران و همکاران.تشدید کشاورزی پیچیدگی شبکه میکروبی و فراوانی گونه‌های کیستون در ریشه را کاهش می‌دهد.مجله ISME (2019).
فناوری و نکات برجسته با هدف به اشتراک گذاری آخرین کاربردهای موفق فناوری های مختلف توالی یابی با توان عملیاتی بالا در عرصه های مختلف تحقیقاتی و همچنین ایده های درخشان در طراحی تجربی و داده کاوی.
زمان ارسال: ژانویه-08-2022