MIKROBNA EKOLOGIJA
Intenziviranje poljoprivrede smanjuje složenost mikrobne mreže i obilje ključnih svojti u korijenju
Sekvenciranje amplikona pune duljine (ITS) |PacBio HIFI
Naglasci
Apoljoprivredna intenzifikacija postala je sve problematičnija zbog svojih štetnih učinaka na okoliš, uključujući slabu učinkovitost korištenja hranjivih tvari, eutrofiju podzemnih voda, degradaciju kvalitete tla, itd. Alternativni poljoprivredni sustavi, uključujući no-till i organsku poljoprivredu, široko su prihvaćeni kako bi se smanjila šteta.Mikrobna zajednica igra nezamjenjivu ulogu u produktivnosti i održivosti agroekosustava.Međutim, prilično je nejasno kako različiti sustavi uzgoja utječu na korijensku mikrobiotu.
Eksperimentalni dizajn
Eksperimenti
SUzorci ulja i korijena (DNK) bili su iz polja pšenice sa 60 poljoprivrednih površina (po 20)
Grouping: 1. Convention (s obradom tla);2. Konvencija (no-tillage);3. Organsko poljoprivredno zemljište
Sstrategija ujednačavanja: sekvenciranje amplikona pune duljine (ITS)
Primeri: ITS1F-ITS4 (ciljanje cijele ITS regije ~630 bp)
Splatforma za ujednačavanje: PacBio RS II
Bioinformatička analiza
Rezultati
OU prosjeku je identificirano 357 OTU-ova po mjestu i ukupno 837 OTU-ova na svih 60 mjesta.Alfa raznolikost zajednica korijenskih gljiva nije pokazala značajnu razliku između tri sustava uzgoja.Međutim, u analizi beta raznolikosti formirana su tri različita klastera, što ukazuje na snažne učinke sustava uzgoja na strukturu korijenske gljivične zajednice.
Slika 1. Alfa raznolikost (Shannonov indeks i sastav zajednice) i analiza beta raznolikosti (kanonička analiza glavnih koordinata) na korijenskim gljivičnim zajednicama
Ten Keystone svojte definirane su na temelju cjelokupne mreže gljivičnih zajednica u tri sustava uzgoja: odabrano je prvih 10 čvorova s najvišim stupnjem, najvećom središnjošću blizine i središnjošću najniže između.Sedam ih je pripadalo mikoriznim redovima.
Slika 2. Cjelokupna mreža zajednica korijenskih gljiva triju sustava uzgoja
Fspecifične mreže za armiranje sustava ukazale su na znatno veću povezanost u organskoj mreži s dvostruko više rubova i više povezanih čvorova od no-till i konvencionalne mreže.Štoviše, mreža organskog uzgoja sadržavala je puno više ključnih svojti (dijamant) u usporedbi s ostalima, što je podupiralo njezinu složenost i povezanost
Slika 3. Mreže korijenskih gljivica specifične za uzgojni sustav
Auočena je jaka negativna povezanost između intenziteta poljoprivrede i povezanosti mreže korijenskih gljiva.Nasumična analiza šuma otkrila je glavne pokretače ključnih taksona: fosfor u tlu, nasipnu gustoću, pH i mikoriznu kolonizaciju.
Slika 4. Intenzitet poljoprivrede i mrežna povezanost u tri poljoprivredna sustava (A i B);Nasumična analiza šuma (C) i odnos između intenziteta poljoprivrede i kolonizacije AMF-a (D)
Tehnologija
Sekvenciranje amplikona pune duljine
As "Third Generation Sequencing" koji dolazi na pozornicu, ograničenja u ciljanim regijama i problemi u de novo sklapanju su prevladani.Pacific Bioscience (PacBio) uspješno je proširio očitavanje sekvenci na desetke kilobaza, što nam omogućuje dobivanje očitanja pune duljine 16s rRNA (1000 bp-1500 bp) u bakterijama ili 18S rRNA (1500 bp-2000 bp) i ITS regije (400 bp-900 bp) kod eukariota.Širi pogled na genetsko polje uvelike je poboljšao razlučivost označavanja vrsta i funkcionalnih gena.Dugo zabrinuto pitanje točnosti baze riješeno je PacBio CCS samoispravljanjem, koje generira HIFI očitavanje s preko 99% točnosti očitanja.
Izvedba u OTU napomeni
Tkoristeći prednosti dugog čitanja i velike propusnosti, točnost označavanja može se dramatično povećati i postići rezoluciju na razini vrste u identifikaciji mikroba.
Referenca
Banerjee, Samiran, et al."Intenziviranje poljoprivrede smanjuje kompleksnost mikrobne mreže i obilje ključnih svojti u korijenju."Časopis ISME (2019).
Tehnika i vrhunci ima za cilj podijeliti najnoviju uspješnu primjenu različitih tehnologija sekvenciranja visoke propusnosti u raznim istraživačkim arenama, kao i briljantnih ideja u eksperimentalnom dizajnu i rudarenju podataka.
Vrijeme objave: 8. siječnja 2022