MICROBIAL EKOLOHIYA
Binabawasan ng pagpapaigting ng agrikultura ang pagiging kumplikado ng microbial network at ang kasaganaan ng keystone taxa sa mga ugat
Full-length Amplicon Sequencing (ITS) |PacBio HIFI
Mga highlight
AAng pagtindi ng agrikultura ay lalong naging problema dahil sa masamang epekto nito sa kapaligiran kabilang ang mahinang nutrient-use efficiency, goundwater eutrophiation, pagkasira ng kalidad ng lupa, atbp. Ang mga alternatibong sistema ng pagsasaka kabilang ang no-till at organic na pagsasaka ay malawakang pinagtibay upang mabawasan ang pinsala.Ang komunidad ng microbial ay gumaganap ng isang kailangang-kailangan na papel sa pagiging produktibo at pagpapanatili ng agroecosystem.Gayunpaman, medyo hindi malinaw kung paano nakakaapekto ang iba't ibang mga sistema ng pagsasaka sa root microbiota.
Eksperimental na Disenyo
Mga eksperimento
Sang mga sample ng langis at ugat(DNA) ay mula sa mga bukirin ng trigo mula sa 60 agricultural farmland (20 bawat isa)
Grouping: 1. Convention (may pagbubungkal ng lupa);2. Kumbensyon (no-tilage);3. Organikong lupang sakahan
Sdiskarte sa equencing: Full-length amplicon sequencing (ITS)
Primer: ITS1F-ITS4 (tina-target ang buong rehiyon ng ITS ~630 bp)
Splatform ng equencing: PacBio RS II
Pagsusuri ng Bioinformatic
Mga resulta
On average ng 357 OTU ay nakilala sa bawat site at isang kabuuang 837 OTU ng lahat ng 60 mga site.Ang pagkakaiba-iba ng Alpha ng mga root fungal na komunidad ay hindi nagpapakita ng makabuluhang pagkakaiba sa tatlong sistema ng pagsasaka.Gayunpaman, tatlong natatanging mga kumpol ang nabuo sa pagsusuri ng pagkakaiba-iba ng beta, na nagpapahiwatig ng isang malakas na epekto ng sistema ng pagsasaka sa istraktura ng komunidad ng root fungal.
Figure 1. Alpha diversity (Shannon index and community composition) at beta diversity analysis (canonical analysis of principal coordinates) sa root fungal communities
Ten keystone taxa ay tinukoy batay sa pangkalahatang network ng mga fungal na komunidad sa tatlong sistema ng pagsasaka: napili ang nangungunang 10 node na may pinakamataas na antas, pinakamataas na pagkakalapit at sentralidad ng pinakamababang pagitan.Pito sa kanila ay kabilang sa mycorrhizal order.
Figure 2. Pangkalahatang network sa root fungal na komunidad ng tatlong sistema ng pagsasaka
FAng mga network na partikular sa sistema ng pag-aarmas ay nagpahiwatig ng mas mataas na koneksyon sa organic na network na may dalawang beses na mas maraming gilid at mas maraming konektadong mga node kaysa sa walang hanggang at kumbensyonal na network.Bukod dito, ang network ng organic na pagsasaka ay may higit na pangunahing taxa(diamond) kumpara sa iba, na sumuporta sa pagiging kumplikado at koneksyon nito.
Larawan 3. Mga network ng root fungal na partikular sa sistema ng pagsasaka
AAng malakas na negatibong kaugnayan sa pagitan ng intensity ng agrikultura at koneksyon ng root fungal network ay naobserbahan.Ang random na pagsusuri sa kagubatan ay nagsiwalat ng mga pangunahing driver ng keystone taxa: soil phosphorus, bulk density, pH at mycorrhizal colonization.
Figure 4. Sidhi ng agrikultura at pagkakakonekta ng network sa tatlong sistema ng pagsasaka (A at B);Random forest analysis(C) at Relasyon sa pagitan ng agricultural intensity at AMF colonization (D)
Teknolohiya
Full-length amplicon sequencing
As "Third Generation Sequencing" pagdating sa entablado, ang mga limitasyon sa mga target na rehiyon at mga problema sa de novo assembly ay nalampasan.Matagumpay na pinalawak ng Pacific Bioscience (PacBio) ang pagbabasa ng mga sequence sa sampu-sampung kilobases, na nagbibigay-daan sa amin na makakuha ng full-length reads ng 16s rRNA (1,000 bp-1,500 bp) sa bacteria o 18S rRNA (1,500 bp-2,000 bp) at ITS mga rehiyon (400 bp-900 bp) sa eukaryotics.Ang lumawak na pagtingin sa genetic field ay lubos na nagpahusay sa resolution ng anotasyon ng mga species at functional na mga gene.Ang matagal nang pinag-aalalang isyu sa base accuracy ay nalutas ng PacBio CCS self-correction, na bumubuo ng HIFI reads na may higit sa 99% read accuracy.
Pagganap sa annotation ng OTU
Tsa mga bentahe ng parehong mahabang pagbabasa at high-throughput, ang katumpakan ng anotasyon ay maaaring tumaas nang husto at makamit ang isang "species-level" na resolusyon sa microbial identification.
Sanggunian
Banerjee, Samiran, et al."Ang pagpapaigting ng agrikultura ay binabawasan ang pagiging kumplikado ng microbial network at ang kasaganaan ng keystone taxa sa mga ugat."Ang ISME Journal (2019).
Tech at Highlight naglalayong ibahagi ang pinakakamakailang matagumpay na aplikasyon ng iba't ibang high-throughput na teknolohiya sa pagkakasunud-sunod sa iba't ibang arena ng pananaliksik pati na rin ang mga mahuhusay na ideya sa eksperimental na disenyo at data mining .
Oras ng post: Ene-08-2022