MIKROBNA EKOLOGIJA
Intenzifikacija kmetijstva zmanjšuje kompleksnost mikrobne mreže in številčnost ključnih taksonov v koreninah
Sekvenciranje amplikonov polne dolžine (ITS) |PacBio HIFI
Poudarki
AIntenzifikacija poljedelstva je postala vse bolj problematična zaradi škodljivih vplivov na okolje, vključno s slabo učinkovitostjo izrabe hranil, evtrofikacijo podzemne vode, poslabšanjem kakovosti tal itd. Za zmanjšanje škode so bili široko sprejeti alternativni sistemi kmetovanja, vključno z brez oranja in ekološkim kmetovanjem.Skupnost mikrobov igra nepogrešljivo vlogo pri produktivnosti in trajnosti agroekosistema.Vendar pa je precej nejasno, kako različni sistemi kmetovanja vplivajo na koreninsko mikrobioto.
Eksperimentalno načrtovanje
Poskusi
Svzorci olja in korenin (DNK) so bili s pšeničnih polj s 60 kmetijskih zemljišč (po 20)
Grouping: 1. konvencija (z obdelavo tal);2. Konvencija (brez obdelave tal);3. Ekološka kmetijska zemljišča
Sstrategija izravnave: sekvenciranje amplikonov v polni dolžini (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (ciljanje na celotno regijo ITS ~630 bp)
Splatforma za izravnavo: PacBio RS II
Bioinformatska analiza
Rezultati
On V povprečju je bilo identificiranih 357 OTU na mesto in skupaj 837 OTU vseh 60 mest.Alfa raznolikost skupnosti koreninskih gliv ni pokazala pomembne razlike med tremi sistemi kmetovanja.Vendar pa so bili v analizi beta raznolikosti oblikovani trije različni grozdi, kar kaže na močne učinke sistema kmetovanja na strukturo skupnosti koreninskih gliv.
Slika 1. Analiza alfa raznolikosti (Shannonov indeks in sestava skupnosti) in analiza beta raznolikosti (kanonična analiza glavnih koordinat) na koreninskih glivnih združbah
Tsl Ključni taksoni so bili opredeljeni na podlagi celotne mreže glivnih skupnosti v treh sistemih kmetovanja: izbranih je bilo 10 najvišjih vozlišč z najvišjo stopnjo, najvišjo središčnostjo in najnižjo središčnostjo vmesnosti.Sedem jih je pripadalo mikoriznim redom.
Slika 2. Celotna mreža združb koreninskih gliv treh sistemov kmetovanja
Fomrežja, specifična za oborožitveni sistem, so pokazala znatno višjo povezljivost v organskem omrežju z dvakrat več robovi in več povezanimi vozlišči kot v brezplačnem in običajnem omrežju.Poleg tega je mreža ekološkega kmetovanja vsebovala veliko več ključnih taksonov (diamant) v primerjavi z ostalimi, kar je podpiralo njeno kompleksnost in povezljivost.
Slika 3. Mreže koreninskih gliv, specifične za kmetijski sistem
Aopažena je bila močna negativna povezava med intenzivnostjo kmetijstva in povezljivostjo omrežja koreninskih gliv.Naključna analiza gozdov je razkrila glavne dejavnike ključnih taksonov: fosfor v tleh, nasipno gostoto, pH in mikorizno kolonizacijo.
Slika 4. Intenzivnost kmetijstva in omrežna povezljivost v treh sistemih kmetovanja (A in B);Analiza naključnega gozda (C) in razmerje med intenzivnostjo kmetijstva in kolonizacijo AMF (D)
tehnologija
Sekvenciranje amplikonov v polni dolžini
AS prihodom »zaporedja tretje generacije« so bile omejitve v ciljnih regijah in težave pri sestavljanju de novo premagane.Pacific Bioscience (PacBio) je uspešno razširil branje zaporedij na desetine kilobaz, kar nam omogoča, da pridobimo odčitke polne dolžine 16s rRNA (1000 bp-1500 bp) v bakterijah ali 18S rRNA (1500 bp-2000 bp) in ITS regije (400 bp-900 bp) pri evkariontih.Širši pogled na genetsko polje je močno izboljšal ločljivost oznak vrst in funkcionalnih genov.Dolgo zaskrbljujoče vprašanje glede osnovne natančnosti je bilo rešeno s samokorekcijo PacBio CCS, ki ustvarja odčitke HIFI z več kot 99-odstotno natančnostjo odčitavanja.
Zmogljivost v opombi OTU
Ts prednostmi dolgega branja in visoke prepustnosti je mogoče natančnost označevanja dramatično povečati in doseči ločljivost na ravni vrste pri identifikaciji mikrobov.
Referenca
Banerjee, Samiran, et al."Intenzifikacija kmetijstva zmanjšuje kompleksnost mikrobne mreže in številčnost ključnih taksonov v koreninah."Revija ISME (2019).
Tehnika in poudarki želi deliti najnovejše uspešne uporabe različnih visoko zmogljivih tehnologij zaporedja v različnih raziskovalnih arenah ter briljantne zamisli na področju eksperimentalnega načrtovanja in podatkovnega rudarjenja.
Čas objave: 8. januarja 2022