Микробная экология
Интенсификация сельского хозяйства уменьшает сложность микробной сети и обилие таксонов Keystone в корнях
Полноразмерное секвенирование Amplicon (ITS) | Pacbio Hifi
Основные моменты
AГрикультурное интенсификация становится все более проблематичной из-за его неблагоприятного воздействия на окружающую среду, включая плохую эффективность использования питательных веществ, эвтрофирование Goundwater, деградацию качества почвы и т. Д. Альтернативные системы сельского хозяйства, включая отсутствие и органическое земледелие, были широко приняты для снижения вреда. Микробное сообщество играет незаменимую роль в производительности и устойчивости агроэкосистемы. Тем не менее, довольно неясно, как различные системы сельского хозяйства влияют на корневую микробиоту.
Экспериментальный дизайн
Эксперименты
SОбразцы нефти и корня (ДНК) были из пшеничных полей из 60 сельскохозяйственных сельскохозяйственных угодий (по 20 каждый)
GРуппинг: 1. Конвенция (с обратной почвой); 2. Конвенция (без приема); 3. Органическая сельхозугодья
SСтратегия равенства: полноразмерное секвенирование ампликонов (его)
PRimers: ITS1F-ITS4 (нацеливание на всю свою область ~ 630 п.н.)
SПлатформа для равенства: Pacbio RS II
Биоинформатический анализ
Результаты
OВ среднем 357 OTU были идентифицированы на участок и в общей сложности 837 OTU из всех 60 участков. Альфа -разнообразие корневых грибковых сообществ не демонстрировало существенной разницы между тремя сельскохозяйственными системами. Однако в анализе бета -разнообразия были сформированы три различных кластера, что указывает на сильное влияние системы сельского хозяйства на структуру корневых грибковых сообществ.
Рисунок 1. Альфа -разнообразие (индекс Шеннона и состав сообщества) и анализ бета -разнообразия (канонический анализ главных координат) на корневых грибковых сообществах
TЭн, таксоны Keystone были определены на основе общей сети грибковых сообществ в трех сельскохозяйственных системах: 10 лучших узлов с наивысшей степенью, наибольшей центральности близости и самой низкой центральности между ними. Семь из них принадлежали микоризным приказу.
Рисунок 2. Общая сеть на корневых грибковых сообществах трех сельскохозяйственных систем
FСети, специфичные для вооружений, показали значительно более высокую связь в органической сети с два раза больше краев и большим подключенным узлом, чем No-Till и обычная сеть. Более того, сеть органического сельского хозяйства питалась гораздо больше таксонов Keystone (Diamond) по сравнению с остальными, которые поддерживали его сложность и связь
Рисунок 3. Специфичные для сельскохозяйственной системы корневой грибковые сети
AНаблюдалась сильная негативная связь между интенсивностью сельского хозяйства и подключением к корневой грибковой сети. Анализ случайных лесов выявил основные драйверы таксона Keystone: фосфор почвы, объемная плотность, PH и колонизация микоризы.
Рисунок 4. Интенсивность сельского хозяйства и сетевое соединение в трех сельскохозяйственных системах (A и B); Анализ случайных лесов (C) и взаимосвязь между интенсивностью сельского хозяйства и колонизацией AMF (D)
Технология
Полноразмерное секвенирование ампликонов
AS «секвенирование третьего поколения», поступающая на сцену, были преодолены ограничения в целевых регионах и проблемах на собрании de novo. Pacific Bioscience (PACBIO) успешно расширил показания последовательностей до десятков килобаз, что позволяет нам получить полноразмерные чтения 16S рРНК (1000 п.н.-1500 п.н. Регионы (400 п.н. 900 п.н.) у эукариотиков. Расширение взгляда на генетическое поле значительно усилило разрешение видовых аннотаций и функциональных генов. Давняя заинтересованная проблема в отношении точности базы была решена с помощью самокоррекции Pacbio CCS, которая генерирует чтения HIFI с более чем 99% точностью чтения.
Производительность в аннотации OTU
TДостоверные преимущества как длинных чтений, так и высокой пропускной способности, точность аннотации может быть резко увеличена и достигает разрешения «уровня видов» при микробной идентификации.
Ссылка
Banerjee, Samiran, et al. «Интенсификация сельского хозяйства уменьшает сложность микробной сети и обилие таксонов Keystone в корнях». Журнал ISME (2019).
Технология и основные моменты Цель обмены последним успешным применением различных высокопроизводительных технологий секвенирования на различных аренах режима, а также блестящие идеи в экспериментальном дизайне и интеллектуальном анализе данных.
Время сообщения: январь-08-2022