นิเวศวิทยาของจุลินทรีย์
การเพิ่มความเข้มข้นทางการเกษตรช่วยลดความซับซ้อนของเครือข่ายจุลินทรีย์และความอุดมสมบูรณ์ของแท็กซ่าหลักในราก
ลำดับแอมพลิคอนแบบเต็มความยาว (ITS) | PacBio ไฮไฟ
ไฮไลท์
Aการทำให้วัฒนธรรมเกษตรกรรมเข้มข้นขึ้นเป็นปัญหามากขึ้นเนื่องจากผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์ รวมถึงประสิทธิภาพการใช้สารอาหารที่ไม่ดี น้ำใต้ดินยูโทรฟิเอชั่น ความเสื่อมโทรมของคุณภาพดิน ฯลฯ ระบบเกษตรกรรมทางเลือก รวมถึงการทำฟาร์มแบบไม่ต้องไถพรวนและเกษตรอินทรีย์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อลดอันตราย ชุมชนจุลินทรีย์มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มผลผลิตและความยั่งยืนของระบบนิเวศเกษตร อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าระบบการทำฟาร์มที่แตกต่างกันส่งผลต่อจุลินทรีย์ในรากอย่างไร
การออกแบบการทดลอง
การทดลอง
Sตัวอย่างน้ำมันและราก (DNA) มาจากทุ่งข้าวสาลีจากพื้นที่เกษตรกรรม 60 แห่ง (อย่างละ 20 แห่ง)
Gการจัดเส้นทาง: 1. การประชุม (พร้อมการไถพรวน); 2. อนุสัญญา (ห้ามไถพรวน); 3. พื้นที่เกษตรอินทรีย์
Sกลยุทธ์การจัดลำดับ: การจัดลำดับแอมพลิคอนแบบเต็มความยาว (ITS)
Pขอบล้อ: ITS1F-ITS4 (กำหนดเป้าหมายภูมิภาค ITS ทั้งหมด ~630 bp)
Sแพลตฟอร์มการจัดตำแหน่ง: PacBio RS II
การวิเคราะห์ทางชีวสารสนเทศ
ผลลัพธ์
Oมีการระบุ OTU โดยเฉลี่ย 357 รายการต่อไซต์งาน และ OTU รวม 837 รายการจากไซต์ทั้งหมด 60 แห่ง ความหลากหลายระดับอัลฟ่าของชุมชนเชื้อรารากไม่ได้แสดงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญระหว่างระบบการเกษตรทั้งสามระบบ อย่างไรก็ตาม มีกลุ่มที่แตกต่างกันสามกลุ่มถูกสร้างขึ้นในการวิเคราะห์ความหลากหลายของเบต้า ซึ่งบ่งชี้ถึงผลกระทบที่รุนแรงของระบบการทำฟาร์มต่อโครงสร้างชุมชนของเชื้อราราก
รูปที่ 1 ความหลากหลายของอัลฟ่า (ดัชนีแชนนอนและองค์ประกอบชุมชน) และการวิเคราะห์ความหลากหลายของเบต้า (การวิเคราะห์แบบบัญญัติของพิกัดหลัก) บนชุมชนเชื้อราราก
Ten keystone taga ถูกกำหนดโดยอิงจากเครือข่ายโดยรวมของชุมชนเชื้อราทั่วทั้งระบบการทำฟาร์มสามระบบ: เลือกโหนด 10 อันดับแรกที่มีระดับสูงสุด ความเป็นศูนย์กลางของความใกล้ชิดสูงสุด และความเป็นศูนย์กลางระหว่างต่ำสุดถูกเลือก เจ็ดในนั้นเป็นของคำสั่งไมคอร์ไรซา
รูปที่ 2 เครือข่ายโดยรวมในชุมชนรากเห็ดของระบบการเกษตรสามระบบ
Fเครือข่ายเฉพาะของระบบติดอาวุธบ่งชี้ถึงการเชื่อมต่อที่สูงขึ้นอย่างมากในเครือข่ายออร์แกนิกด้วยขอบที่มากกว่าสองเท่าและโหนดที่เชื่อมต่อมากกว่าเครือข่ายแบบไม่มีลิ้นชักและแบบทั่วไป นอกจากนี้ เครือข่ายเกษตรอินทรีย์ยังมีแท็กซ่าหลัก (เพชร) มากกว่าเครือข่ายอื่นๆ ซึ่งสนับสนุนความซับซ้อนและการเชื่อมต่อ
รูปที่ 3 เครือข่ายเชื้อรารากเฉพาะระบบการทำฟาร์ม
Aสังเกตความสัมพันธ์เชิงลบที่แข็งแกร่งระหว่างความเข้มข้นทางการเกษตรและการเชื่อมต่อเครือข่ายเชื้อราราก การวิเคราะห์ป่าแบบสุ่มเผยให้เห็นปัจจัยขับเคลื่อนหลักของแท็กซ่าหลัก ได้แก่ ฟอสฟอรัสในดิน ความหนาแน่นรวม ค่า pH และการตั้งอาณานิคมของไมคอร์ไรซา
รูปที่ 4 ความเข้มข้นของการเกษตรและการเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างระบบการเกษตรสามระบบ (A และ B) การวิเคราะห์ป่าสุ่ม (C) และความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นทางการเกษตรกับการล่าอาณานิคมของ AMF (D)
เทคโนโลยี
การจัดลำดับแอมพลิฟายเออร์แบบเต็มความยาว
A“ลำดับรุ่นที่สาม” ที่กำลังมาถึงบนเวที ข้อจำกัดในภูมิภาคเป้าหมายและปัญหาในการชุมนุมใหม่ได้ถูกเอาชนะแล้ว Pacific Bioscience (PacBio) ประสบความสำเร็จในการขยายการอ่านลำดับเป็นหลายสิบกิโลเบส ซึ่งช่วยให้เราสามารถอ่านค่า 16s rRNA (1,000 bp-1,500 bp) ในแบคทีเรียหรือ 18S rRNA (1,500 bp-2,000 bp) และ ITS แบบเต็มความยาวได้ ภูมิภาค (400 bp-900 bp) ในยูคาริโอต มุมมองที่กว้างขึ้นของเขตข้อมูลทางพันธุกรรมช่วยเพิ่มความละเอียดของคำอธิบายประกอบของสายพันธุ์และยีนที่ใช้งานได้อย่างมาก ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความแม่นยำพื้นฐานมาอย่างยาวนานได้รับการแก้ไขแล้วด้วยการแก้ไขตัวเองของ PacBio CCS ซึ่งสร้างการอ่านแบบ HIFI ด้วยความแม่นยำในการอ่านมากกว่า 99%
ประสิทธิภาพในคำอธิบายประกอบ OTU
Tด้วยข้อได้เปรียบทั้งการอ่านที่ยาวนานและปริมาณงานสูง ความแม่นยำของคำอธิบายประกอบจึงสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมาก และบรรลุความละเอียด "ระดับสายพันธุ์" ในการจำแนกจุลินทรีย์
อ้างอิง
บาเนอร์จี, ซามิรัน และคณะ “การเพิ่มความเข้มข้นทางการเกษตรช่วยลดความซับซ้อนของเครือข่ายจุลินทรีย์และความอุดมสมบูรณ์ของแท็กซ่าหลักในราก” วารสาร ISME (2019)
เทคโนโลยีและไฮไลท์ มุ่งหวังที่จะแบ่งปันการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการจัดลำดับความเร็วสูงต่างๆ ที่ประสบความสำเร็จล่าสุดในขอบเขตการวิจัยต่างๆ รวมถึงแนวคิดที่ยอดเยี่ยมในการออกแบบการทดลองและการขุดข้อมูล
เวลาโพสต์: Jan-08-2022