EKOLOGI MIKROBA
Intensifikasi pertanian mengurangi kompleksitas jaringan mikroba dan kelimpahan taksa kunci di akar tanaman
Sequencing Amplikon Panjang Penuh (ITS) |PacBio HIFI
Highlight
Aintensifikasi pertanian menjadi semakin bermasalah karena dampak buruknya terhadap lingkungan termasuk rendahnya efisiensi penggunaan unsur hara, eutrofiasi air tanah, penurunan kualitas tanah, dan lain-lain. Sistem pertanian alternatif termasuk tanpa pengolahan tanah dan pertanian organik telah banyak diadopsi untuk mengurangi dampak buruknya.Komunitas mikroba memainkan peran yang sangat diperlukan dalam produktivitas dan keberlanjutan agroekosistem.Namun, masih belum jelas bagaimana sistem pertanian yang berbeda mempengaruhi mikrobiota akar.
Desain eksperimental
Eksperimen
Ssampel minyak dan akar (DNA) berasal dari ladang gandum dari 60 lahan pertanian (masing-masing 20)
Gpengelompokan: 1. Konvensi (dengan pengolahan tanah);2. Konvensi (tanpa pengolahan tanah);3. Lahan pertanian organik
Sstrategi pengurutan: Pengurutan amplikon panjang penuh (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (menargetkan seluruh wilayah ITS ~630 bp)
Splatform penyaluran: PacBio RS II
Analisis Bioinformatika
Hasil
On rata-rata 357 OTU teridentifikasi per lokasi dan total 837 OTU dari seluruh 60 lokasi.Keanekaragaman alfa komunitas jamur akar tidak menunjukkan perbedaan nyata antar ketiga sistem budidaya.Namun, tiga kelompok berbeda terbentuk dalam analisis keanekaragaman beta, yang menunjukkan pengaruh kuat sistem pertanian terhadap struktur komunitas jamur akar.
Gambar 1. Analisis keanekaragaman alfa (indeks Shannon dan komposisi komunitas) dan keanekaragaman beta (analisis kanonik koordinat utama) pada komunitas jamur akar
Ten taksa keystone ditentukan berdasarkan keseluruhan jaringan komunitas jamur di tiga sistem pertanian: dipilih 10 node teratas dengan derajat tertinggi, sentralitas kedekatan tertinggi, dan sentralitas antar-kedekatan terendah.Tujuh di antaranya termasuk dalam ordo mikoriza.
Gambar 2. Jaringan keseluruhan komunitas jamur akar dari tiga sistem pertanian
Fjaringan khusus sistem persenjataan menunjukkan konektivitas yang jauh lebih tinggi dalam jaringan organik dengan tepi dua kali lebih banyak dan lebih banyak node yang terhubung dibandingkan jaringan tanpa pengolahan dan jaringan konvensional.Selain itu, jaringan pertanian organik memiliki lebih banyak taksa utama (berlian) dibandingkan jaringan lainnya, sehingga mendukung kompleksitas dan konektivitasnya.
Gambar 3. Jaringan jamur akar spesifik sistem budidaya
Ahubungan negatif yang kuat antara intensitas pertanian dan konektivitas jaringan jamur akar diamati.Analisis acak hutan mengungkapkan faktor pendorong utama taksa utama: fosfor tanah, kepadatan massal, pH dan kolonisasi mikoriza.
Gambar 4. Intensitas pertanian dan konektivitas jaringan di tiga sistem pertanian (A dan B);Analisis acak hutan (C) dan Hubungan antara intensitas pertanian dan kolonisasi AMF (D)
Teknologi
Urutan amplikon panjang penuh
ADengan hadirnya “Sequencing Generasi Ketiga”, keterbatasan di wilayah yang ditargetkan dan masalah dalam perakitan de novo telah diatasi.Pacific Bioscience (PacBio) telah berhasil memperluas pembacaan urutan hingga puluhan kilobase, yang memungkinkan kami memperoleh pembacaan lengkap 16s rRNA (1.000 bp-1.500 bp) pada bakteri atau 18S rRNA (1.500 bp-2.000 bp) dan ITS wilayah (400 bp-900 bp) pada eukariotik.Pandangan yang lebih luas terhadap bidang genetika sangat meningkatkan resolusi anotasi spesies dan gen fungsional.Masalah akurasi dasar yang telah lama dikhawatirkan telah diselesaikan dengan koreksi mandiri PacBio CCS, yang menghasilkan pembacaan HIFI dengan akurasi pembacaan lebih dari 99%.
Performa dalam anotasi OTU
Tmemanfaatkan keuntungan dari pembacaan yang panjang dan throughput yang tinggi, keakuratan anotasi dapat ditingkatkan secara dramatis dan mencapai resolusi “tingkat spesies” dalam identifikasi mikroba.
Referensi
Banerjee, Samiran, dkk.“Intensifikasi pertanian mengurangi kompleksitas jaringan mikroba dan kelimpahan taksa utama di akar-akarnya.”Jurnal ISME (2019).
Teknologi dan Sorotan bertujuan untuk berbagi penerapan sukses terkini dari berbagai teknologi pengurutan throughput tinggi di berbagai arena penelitian serta ide-ide cemerlang dalam desain eksperimental dan penambangan data.
Waktu posting: 08 Januari 2022