MIKROBIĀLĀ EKOLOĢIJA
Lauksaimniecības intensifikācija samazina mikrobu tīkla sarežģītību un pamatakmens taksonu pārpilnību saknēs
Pilna garuma amplikonu sekvencēšana (ITS) |PacBio HIFI
Izceļ
Alauksaimniecības intensifikācija ir kļuvusi arvien problemātiskāka tās negatīvās ietekmes uz vidi dēļ, tostarp sliktas barības vielu izmantošanas efektivitātes, gruntsūdeņu eitrofikācijas, augsnes kvalitātes pasliktināšanās ucMikrobu kopienai ir neaizstājama loma agroekosistēmas produktivitātē un ilgtspējībā.Tomēr ir diezgan neskaidrs, kā dažādas lauksaimniecības sistēmas ietekmē sakņu mikrobiotu.
Eksperimentālais dizains
Eksperimenti
Seļļas un sakņu (DNS) paraugi bija no kviešu laukiem no 60 lauksaimniecības zemēm (20 katrā)
Grouping: 1. Konvents (ar augsnes apstrādi);2. konvencija (bezapstrāde);3. Bioloģiskā lauksaimniecības zeme
SEkvenēšanas stratēģija: pilna garuma amplikonu sekvencēšana (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (mērķēts uz visu ITS reģionu ~ 630 bp)
Sizlīdzināšanas platforma: PacBio RS II
Bioinformātiskā analīze
Rezultāti
On vidēji vienā vietā tika identificēti 357 OTU un kopā 837 OTU no visām 60 vietām.Sakņu sēņu kopienu alfa daudzveidība neuzrādīja būtiskas atšķirības starp trim lauksaimniecības sistēmām.Tomēr beta daudzveidības analīzē tika izveidotas trīs atšķirīgas kopas, kas liecina par lauksaimniecības sistēmas spēcīgu ietekmi uz sakņu sēnīšu kopienas struktūru.
1. attēls. Alfa daudzveidība (Šenona indekss un kopienas sastāvs) un beta daudzveidības analīze (galveno koordinātu kanoniskā analīze) sakņu sēnīšu kopienās
Tlv Keystone taksoni tika definēti, pamatojoties uz kopējo sēnīšu kopienu tīklu trīs lauksaimniecības sistēmās: tika atlasīti 10 labākie mezgli ar augstāko pakāpi, augstāko tuvuma centralitāti un zemāko starpcentralitāti.Septiņas no tām piederēja mikorizu kārtām.
2. attēls. Trīs lauksaimniecības sistēmu sakņu sēņu kopienu kopējais tīkls
Fapbruņošanas sistēmai specifiski tīkli norādīja uz ievērojami augstāku savienojamību organiskajā tīklā ar divreiz vairāk malām un vairāk savienotu mezglu nekā bezzemes un parastajā tīklā.Turklāt bioloģiskajā lauksaimniecības tīklā bija daudz vairāk stūrakmens taksonu (dimantu) salīdzinājumā ar pārējiem, kas nodrošināja tā sarežģītību un savienojamību.
3. attēls. Lauksaimniecībai raksturīgi sakņu sēņu tīkli
Atika novērota spēcīga negatīva saistība starp lauksaimniecības intensitāti un sakņu sēnīšu tīkla savienojamību.Izlases veida meža analīze atklāja galvenos pamatakmens taksonu virzītājspēkus: augsnes fosforu, tilpuma blīvumu, pH un mikorizas kolonizāciju.
4. attēls. Lauksaimniecības intensitāte un tīkla savienojamība trīs lauksaimniecības sistēmās (A un B);Meža izlases analīze (C) un saistība starp lauksaimniecības intensitāti un AMF kolonizāciju (D)
Tehnoloģija
Pilna garuma amplikonu sekvencēšana
As “Trešās paaudzes sekvencēšana” nāk uz skatuves, ir pārvarēti ierobežojumi mērķa reģionos un problēmas de novo montāžā.Pacific Bioscience (PacBio) ir veiksmīgi paplašinājusi secību nolasīšanu līdz desmitiem kilobāzu, kas ļauj iegūt pilna garuma 16s rRNS (1000 bp-1500 bp) nolasījumus baktērijās vai 18S rRNS (1500 bp-2000 bp) un ITS. reģionos (400 bp-900 bp) eikariotiem.Ģenētiskā lauka plašāks skats ievērojami uzlaboja sugu anotācijas un funkcionālo gēnu izšķirtspēju.Ilgstošā problēma par bāzes precizitāti ir atrisināta, izmantojot PacBio CCS paškorekciju, kas ģenerē HIFI nolasījumus ar vairāk nekā 99% nolasīšanas precizitāti.
Sniegums OTU anotācijā
TIzmantojot gan garās nolasīšanas, gan augstas caurlaidības priekšrocības, anotācijas precizitāti var ievērojami palielināt un panākt “sugas līmeņa” izšķirtspēju mikrobu identificēšanā.
Atsauce
Banerjee, Samiran u.c."Lauksaimniecības intensifikācija samazina mikrobu tīkla sarežģītību un galveno taksonu pārpilnību saknēs."ISME žurnāls (2019).
Tehnika un svarīgākie Mērķis ir dalīties ar jaunākajiem veiksmīgākajiem dažādu augstas caurlaidības sekvencēšanas tehnoloģiju pielietojumiem dažādās pētniecības jomās, kā arī ar izcilām idejām eksperimentālajā projektēšanā un datu ieguvē.
Publicēšanas laiks: 08.01.2022