MIKROBIÖKOLÓGIA
A mezőgazdasági intenzifikáció csökkenti a mikrobiális hálózat összetettségét és a kulcsfontosságú taxonok bőségét a gyökerekben
Teljes hosszúságú amplikon szekvenálás (ITS) | PacBio HIFI
Kiemelések
Aa mezőgazdaság intenzifikálása egyre problematikusabbá vált káros környezeti hatásai miatt, beleértve a rossz tápanyag-felhasználási hatékonyságot, a talajvíz eutrofizációját, a talajminőség romlását stb. A károk csökkentésére széles körben alkalmaztak alternatív gazdálkodási rendszereket, beleértve a nem művelést és a biogazdálkodást. A mikrobiális közösség nélkülözhetetlen szerepet játszik az agroökoszisztéma termelékenységében és fenntarthatóságában. Az azonban meglehetősen homályos, hogy a különböző gazdálkodási rendszerek hogyan befolyásolják a gyökérmikrobiótát.
Kísérleti tervezés
Kísérletek
Solaj- és gyökérminták (DNS) 60 mezőgazdasági terület búzamezőjéből származtak (mindegyik 20 darab)
Grouping: 1. Konvenció (talajműveléssel); 2. Egyezmény (nem talajművelés); 3. Ökológiai termőföld
Skiegyenlítési stratégia: teljes hosszúságú amplikon szekvencia (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (a teljes ITS régiót célozza meg ~630 bp)
SEquencing platform: PacBio RS II
Bioinformatikai elemzés
Eredmények
On átlagosan 357 OTU-t azonosítottak telephelyenként, és összesen 837 OTU-t mind a 60 helyszínből. A gyökérgomba közösségek alfa-diverzitása nem mutatott szignifikáns különbséget három gazdálkodási rendszer között. A béta diverzitáselemzés során azonban három különálló klaszter alakult ki, ami azt jelzi, hogy a gazdálkodási rendszer erős hatást gyakorol a gyökérgombák közösségének szerkezetére.
1. ábra: Alfa-diverzitás (Shannon-index és közösségösszetétel) és béta-diverzitás-elemzés (a főkoordináták kanonikus elemzése) gyökérgomba-közösségeken
Thu A kulcsfontosságú taxonokat a gombaközösségek átfogó hálózata alapján határozták meg három tenyésztési rendszerben: a 10 legjobb csomópontot választották ki a legmagasabb fokon, a legmagasabb közelségben és a legalacsonyabb között. Közülük hét mikorrhiza rendhez tartozott.
2. ábra: Három gazdálkodási rendszer gyökérgombaközösségeinek átfogó hálózata
FAz élesítési rendszer specifikus hálózatok lényegesen magasabb kapcsolódási lehetőséget jeleztek az organikus hálózatban, kétszer több éllel és több csatlakoztatott csomóponttal, mint az önművelő és a hagyományos hálózat. Ráadásul az ökológiai gazdálkodási hálózat a többihez képest sokkal több kulcsfontosságú taxont (gyémántot) tartalmazott, ami alátámasztotta annak összetettségét és összekapcsolhatóságát.
3. ábra Gazdálkodási rendszer-specifikus gyökérgomba-hálózatok
Aerős negatív összefüggést figyeltek meg a mezőgazdasági intenzitás és a gyökérgomba-hálózati kapcsolat között. A véletlenszerű erdőelemzés feltárta a kulcskő taxonok fő mozgatórugóit: a talaj foszforát, térfogatsűrűségét, pH-értékét és a mikorrhiza kolonizációját.
4. ábra: Mezőgazdasági intenzitás és hálózati kapcsolat három gazdálkodási rendszerben (A és B); Véletlenszerű erdőelemzés (C) és kapcsolat a mezőgazdasági intenzitás és az AMF kolonizáció között (D)
Technológia
Teljes hosszúságú amplikon szekvenálás
AA „Third Generation Sequencing” színpadra lépésekor a megcélzott régiókban fennálló korlátokat és a de novo összeszerelési problémákat sikerült legyőzni. A Pacific Bioscience (PacBio) sikeresen kiterjesztette a szekvenciák leolvasását több tíz kilobázisra, ami lehetővé teszi számunkra a 16s rRNS (1000 bp-1500 bp) teljes hosszúságú leolvasását baktériumokban vagy 18S rRNS-t (1500 bp-2000 bp) és ITS-t. régiók (400 bp-900 bp) in eukarióták. A genetikai mező szélesebb látásmódja nagymértékben javította a fajok annotációjának és a funkcionális gének felbontását. A régóta foglalkoztatott alappontossággal kapcsolatos problémát a PacBio CCS önkorrekciója oldotta meg, amely 99% feletti olvasási pontossággal generál HIFI-olvasást.
Teljesítmény az OTU annotációban
TA hosszú leolvasás és a nagy áteresztőképesség előnyeit kihasználva a megjegyzések pontossága drámaian növelhető, és „fajszintű” felbontás érhető el a mikrobiális azonosításban.
Referencia
Banerjee, Samiran és mtsai. "A mezőgazdasági intenzifikáció csökkenti a mikrobiális hálózatok összetettségét és a kulcsfontosságú taxonok mennyiségét a gyökerekben." Az ISME folyóirat (2019).
Technika és kiemelések célja a különböző nagy áteresztőképességű szekvenálási technológiák legfrissebb sikeres alkalmazásainak megosztása a különböző kutatási színtereken, valamint a briliáns ötletek a kísérleti tervezés és adatbányászat terén.
Feladás időpontja: 2022-08-08