MIKROBIAL ÖKOLOGIE
Landwirtschaftlech Intensivéierung reduzéiert d'Komplexitéit vun der mikrobieller Netzwierk an d'Heefegkeet vu Keystone Taxa a Wuerzelen
Voll-Längt Amplicon Sequencing (ITS) |PacBio HIFI
Highlights
Alandwirtschaftlech Intensivéierung ass ëmmer méi problematesch ginn wéinst senge negativen Ëmwelt Effekter dorënner schlecht nährstoffaarme Gebrauch Effizienz, Goundwater Eutrophiation, Degradatioun vun Buedem Qualitéit, etc.Mikrobieller Gemeinschaft spillt eng onverzichtbar Roll an der Produktivitéit an der Nohaltegkeet vum Agrarökosystem.Wéi och ëmmer, et ass zimlech onkloer datt wéi verschidde Landwirtschaftssystemer d'Wurzelmikrobiota beaflossen.
Experimentell Design
Experimenter
SUeleg a Wuerzel (DNA) Echantillon waren aus Weess Felder aus 60 landwirtschaftlech Akerland (20 all)
Grouping: 1. Konventioun (mat Bebauung);2. Konventioun (no-tillage);3. Bio Akerland
SEquencing Strategie: Volllängt Amplicon Sequencing (ITS)
PRimmer: ITS1F-ITS4 (zilen op déi ganz ITS Regioun ~630 bp)
Sequencing Plattform: PacBio RS II
Bioinformatesch Analyse
Resultater
On Duerchschnëtt vun 357 OTUs goufen pro Site identifizéiert an am Ganzen 837 OTUs vun all 60 Siten.Alpha Diversitéit vun root fungal Communautéiten war net bedeitendst Ënnerscheed tëscht dräi Bauerenhaff System weist.Wéi och ëmmer, dräi verschidde Stärekéip goufen an der Beta Diversitéitsanalyse geformt, wat e staarken Effekter vum Landwirtschaftssystem op d'Wurzelpilz Gemeinschaftsstruktur beweist.
Figur 1. Alpha Diversitéit (Shannon Index a Communautéit Zesummesetzung) a Beta Diversitéit Analyse (kanonesch Analyse vun Haaptkoordinaten) op root Pilz Communautéiten
Ten Keystone Taxa goufen definéiert op Basis vum Gesamtnetz vu Pilzgemeinschaften iwwer dräi Baueresystem: Top 10 Node mat héchstem Grad, héchster Proximitéit Zentralitéit an niddregst Tëschenzäit Zentralitéit goufen ausgewielt.Siwen vun hinnen gehéieren zu mycorrhizal Uerden.
Figur 2. Allgemeng Reseau op root fungal Communautéiten vun dräi Bauerefänkerei Systemer
FBewaffnungssystem spezifesch Netzwierker hunn eng wesentlech méi héich Konnektivitéit am organesche Netzwierk mat zweemol méi Kanten a méi verbonne Wirbelen ugewisen wéi No-Till a konventionell Netzwierk.Ausserdeem huet den organesche Landwirtschaftsnetz vill méi Keystone Taxa (Diamant) am Verglach zum Rescht, wat seng Komplexitéit a Konnektivitéit ënnerstëtzt huet
Figur 3. Bauerefänkerei System-spezifesch root fungal Netzwierker
Astaark negativ Associatioun tëscht landwirtschaftlech Intensitéit an root fungal Reseau Konnektivitéit war observéiert.Zoufälleg Bëschanalyse huet d'Haaptdreiwer vu Keystone Taxa opgedeckt: Buedemphosphor, Bulkdicht, pH a Mykorrhizal Kolonisatioun.
Figur 4. Landwirtschaft Intensitéit an Reseau Konnektivitéit iwwer dräi Landwirtschaft Systemer (A an B);Zoufälleg Bësch Analyse (C) a Relatioun tëscht landwirtschaftlech Intensitéit an AMF Kolonisatioun (D)
Technologie
Volllängt Amplikon Sequenzéierung
As "Third Generation Sequencing" op d'Bühn kommen, sinn d'Aschränkungen an geziilte Regiounen a Probleemer an der de novo Assemblée iwwerwonne ginn.Pacific Bioscience (PacBio) huet erfollegräich d'Liesen vu Sequenzen op Zénger vu Kilobasen erweidert, wat et eis erlaabt voll Längt Liese vu 16s rRNA (1.000 bp-1.500 bp) a Bakterien oder 18S rRNA (1.500 bp-2.000 bp) an ITS ze kréien Regiounen (400 bp-900 bp) an Eukaryoten.Déi erweidert Vue vum genetesche Feld huet d'Resolutioun vun der Art Annotatioun a funktionnelle Genen staark verbessert.Déi laang besuergt Thema op Basis Genauegkeet gouf vun PacBio CCS Selbstkorrektur geléist, déi HIFI Liesungen mat iwwer 99% Liesgenauegkeet generéieren.
Leeschtung an OTU Annotatioun
Ta Virdeeler vu béide laange Liesen an High-Throughput, kann d'Genauegkeet vun der Annotatioun dramatesch erhéicht ginn an eng "Speziesniveau" Resolutioun an der mikrobieller Identifikatioun z'erreechen.
Referenz
Banerjee, Samiran, et al."Landwirtschaftlech Intensivéierung reduzéiert d'Komplexitéit vun der mikrobieller Netzwierk an d'Heefegkeet vu Keystone Taxa a Wuerzelen."D'ISME Journal (2019).
Tech an Highlights zielt fir déi lescht erfollegräich Uwendung vu verschiddenen High-Throughput Sequenzéierungstechnologien a verschiddene Fuerschungsarena ze deelen, souwéi genial Iddien am experimentellen Design an Datemining.
Post Zäit: Jan-08-2022