Mikrobiel økologi
Landbrugsintensivering reducerer mikrobiel netværkskompleksitet og overflod af keystone -taxaer i rødder
Amplicon-sekventering i fuld længde (ITS) | Pacbio Hifi
Højdepunkter
AKrulturel intensivering er blevet mere og mere problematisk på grund af dets negative miljøeffekter, herunder dårlig effektivitet til næringsstoffer, slugevand eutrofiation, nedbrydning af jordkvalitet osv. Alternative landbrugssystemer, herunder jordbearbejdning og organisk landbrug, er blevet vedtaget i vid udstrækning for at reducere skaden. Mikrobielt samfund spiller en uundværlig rolle i produktiviteten og bæredygtigheden af agroekosystemet. Det er dog temmelig uklart, hvordan forskellige landbrugssystemer påvirker rodmikrobiota.
Eksperimentelt design
Eksperimenter
SPrøver med olie og rod (DNA) var fra hvedefelter fra 60 landbrugslandland (20 hver)
GRouping: 1. konvention (med jordbearbejdning); 2. konvention (ikke-jordbearbejdning); 3. organisk landbrugsjord
SLigningstrategi: Amplicon-sekventering i fuld længde (ITS)
PRimere: ITS1F-ITS4 (målrettet mod hele sin region ~ 630 bp)
SLigningsplatform: Pacbio RS II
Bioinformatisk analyse
Resultater
On Gennemsnit på 357 OTU'er blev identificeret pr. Sted og i alt 837 OTU'er på alle 60 steder. Alfa -mangfoldighed af rodsvampe -samfund viste ikke signifikant forskel mellem tre landbrugssystem. Imidlertid blev der dannet tre forskellige klynger i beta -mangfoldighedsanalyse, hvilket indikerede en stærk effekter af landbrugssystemet på rodsvampe -samfundsstruktur.
Figur 1. Alfa -mangfoldighed (Shannon -indeks og samfundssammensætning) og beta -mangfoldighedsanalyse (kanonisk analyse af hovedkoordinater) på rodsvampe -samfund
TEn Keystone -taxa blev defineret baseret på det samlede netværk af svampesamfund på tværs af tre landbrugssystem: Top 10 knudepunkter med højeste grad, højeste nærhedscentralitet og laveste mellemhedscentralitet blev valgt. Syv af dem tilhørte mycorrhizal ordrer.
Figur 2. Det samlede netværk på rodsvampesamfund i tre landbrugssystemer
FBevæbningssystemspecifikke netværk indikerede en betydeligt højere forbindelse i organisk netværk med to gange flere kanter og mere tilsluttede noder end ikke-drik og konventionelt netværk. Desuden indeholdt det økologiske landbrugsnetværk meget mere Keystone Taxa (Diamond) sammenlignet med resten, hvilket understøttede dens kompleksitet og tilslutning
Figur 3. Farmesystemspecifikke rodsvampe
ADer blev observeret en stærk negativ sammenhæng mellem landbrugsintensitet og rodsvampe -netværksforbindelse. Tilfældig skovanalyse afslørede hoveddrivere for Keystone Taxa: Jordfosfor, bulkdensitet, pH og mycorrhizal kolonisering.
Figur 4. Landbrugsintensitet og netværksforbindelse på tværs af tre landbrugssystemer (A og B); Tilfældig skovanalyse (C) og forholdet mellem landbrugsintensitet og AMF -kolonisering (D)
Teknologi
Amplicon-sekventering i fuld længde
AS "tredje generations sekventering", der kommer på scenen, er begrænsningerne i målrettede regioner og problemer i de novo -forsamlingen blevet overvundet. Pacific Bioscience (Pacbio) har med succes udvidet læsning af sekvenser til titusinder af kilobaser, som giver os mulighed for at opnå læsninger i fuld længde på 16S rRNA (1.000 bp-1,500 bp) i bakterier eller 18S rRNA (1.500 bp-2.000 bp) og dets Regioner (400 bp-900 bp) i eukaryotika. Det udvidede syn på genetisk felt forbedrede i høj grad opløsningen af arter annotation og funktionelle gener. Det længe pågældende problem på basisnøjagtigheden er løst ved Pacbio CCS-selvkorrektion, der genererer HiFi-læser med over 99% læse nøjagtighed.
Præstation i Otu -annotation
TAking-fordele ved både lange læsninger og høj gennemstrømning, nøjagtigheden af annotation kan øges dramatisk og opnå en ”artsniveau” -opløsning i mikrobiel identifikation.
Reference
Banerjee, Samiran, et al. "Landbrugsintensivering reducerer mikrobiel netværkskompleksitet og overflod af keystone -taxaer i rødder." ISME Journal (2019).
Teknisk og højdepunkter Mål med at dele den seneste vellykkede anvendelse af forskellige sekventeringsteknologier med høj kapacitet i forskellige reseach-arenaer samt strålende ideer i eksperimentel design og datamining.
Posttid: Jan-08-2022