البيئة الميكروبية
التكثيف الزراعي يقلل من تعقيد الشبكة الميكروبية ووفرة الأصناف الأساسية في الجذور
تسلسل أمبليكون كامل الطول (ITS) |باكبيو ايفي
يسلط الضوء
Aلقد أصبح تكثيف الزراعة مشكلة متزايدة بسبب آثاره البيئية الضارة بما في ذلك ضعف كفاءة استخدام المغذيات، وتخثث المياه الجوفية، وتدهور جودة التربة، وما إلى ذلك. وقد تم اعتماد أنظمة الزراعة البديلة بما في ذلك عدم الحراثة والزراعة العضوية على نطاق واسع للحد من الضرر.يلعب المجتمع الميكروبي دورًا لا غنى عنه في إنتاجية واستدامة النظام البيئي الزراعي.ومع ذلك، فمن غير الواضح إلى حد ما كيف تؤثر أنظمة الزراعة المختلفة على الكائنات الحية الدقيقة الجذرية.
تصميم تجريبي
التجارب
Sعينات الزيت والجذور (DNA) مأخوذة من حقول القمح من 60 أرض زراعية (20 لكل منهما)
Gالتخريب: 1. الاتفاقية (مع الحرث)؛2. اتفاقية (عدم الحرث)؛3. الأراضي الزراعية العضوية
Sاستراتيجية التسلسل: تسلسل الأمبليكون كامل الطول (ITS)
Pأجهزة الصقل: ITS1F-ITS4 (تستهدف منطقة ITS بأكملها ~ 630 نقطة أساس)
Sمنصة التسلسل: PacBio RS II
تحليل المعلومات الحيوية
نتائج
Oتم تحديد 357 وحدة OTU في المتوسط لكل موقع وإجمالي 837 وحدة OTU في جميع المواقع الستين.لم يظهر تنوع ألفا في المجتمعات الفطرية الجذرية فرقا معنويا بين أنظمة الزراعة الثلاثة.ومع ذلك، تم تشكيل ثلاث مجموعات متميزة في تحليل تنوع بيتا، مما يشير إلى وجود تأثيرات قوية لنظام الزراعة على بنية مجتمع الفطريات الجذرية.
الشكل 1. تنوع ألفا (مؤشر شانون وتكوين المجتمع) وتحليل تنوع بيتا (التحليل القانوني للإحداثيات الرئيسية) على المجتمعات الفطرية الجذرية
Tتم تحديد الأصناف الأساسية بناءً على الشبكة الشاملة للمجتمعات الفطرية عبر ثلاثة أنظمة زراعية: تم اختيار أعلى 10 عقد بأعلى درجة وأعلى مركزية تقارب وأدنى مركزية بينية.سبعة منهم ينتمون إلى رتبة الميكوريزا.
الشكل 2. الشبكة الشاملة للمجتمعات الفطرية الجذرية لثلاثة أنظمة زراعية
Fأشارت الشبكات الخاصة بنظام التسليح إلى اتصال أعلى بكثير في الشبكة العضوية مع ضعف الحواف والعقد المتصلة أكثر من الشبكة التقليدية وعدم الحراثة.علاوة على ذلك، كانت شبكة الزراعة العضوية تحتوي على عدد أكبر بكثير من الأصناف الأساسية (الماس) مقارنة ببقية الشبكات، مما دعم تعقيدها وترابطها.
الشكل 3. الشبكات الفطرية الجذرية الخاصة بنظام الزراعة
Aوقد لوحظ وجود ارتباط سلبي قوي بين الكثافة الزراعية واتصال شبكة الفطريات الجذرية.كشف التحليل العشوائي للغابات عن الدوافع الرئيسية للأصناف الأساسية: فوسفور التربة، والكثافة الظاهرية، ودرجة الحموضة، واستعمار الفطريات.
الشكل 4. كثافة الزراعة واتصال الشبكات عبر ثلاثة أنظمة زراعية (أ وب)؛التحليل العشوائي للغابات (C) والعلاقة بين الكثافة الزراعية واستعمار AMF (D)
تكنولوجيا
تسلسل amplicon كامل الطول
Aمع ظهور "تسلسل الجيل الثالث" على المسرح، تم التغلب على القيود في المناطق المستهدفة والمشاكل في تجميع دي نوفو.نجحت شركة Pacific Bioscience (PacBio) في توسيع نطاق قراءة التسلسلات إلى عشرات الكيلوبايات، مما يسمح لنا بالحصول على قراءات كاملة للـ 16s rRNA (1000 bp-1500 bp) في البكتيريا أو 18S rRNA (1500 bp-2000 bp) وأنظمة النقل الذكية. المناطق (400 نقطة أساس - 900 نقطة أساس) في حقيقيات النوى.إن الرؤية الواسعة للمجال الجيني عززت إلى حد كبير دقة شرح الأنواع والجينات الوظيفية.تم حل المشكلة المتعلقة بالدقة الأساسية التي طال أمدها عن طريق التصحيح الذاتي لـ PacBio CCS، والذي ينشئ قراءات HIFI بدقة قراءة تزيد عن 99%.
الأداء في الشرح OTU
Tومن خلال الاستفادة من مزايا القراءات الطويلة والإنتاجية العالية، يمكن زيادة دقة التعليقات التوضيحية بشكل كبير وتحقيق دقة "على مستوى النوع" في تحديد الميكروبات.
مرجع
بانيرجي، سميران، وآخرون."إن التكثيف الزراعي يقلل من تعقيد الشبكة الميكروبية ووفرة الأصناف الأساسية في الجذور."مجلة ISME (2019).
التكنولوجيا ويسلط الضوء يهدف إلى مشاركة أحدث التطبيقات الناجحة لمختلف تقنيات التسلسل عالية الإنتاجية في مختلف مجالات البحث بالإضافة إلى الأفكار الرائعة في التصميم التجريبي واستخراج البيانات.
وقت النشر: 08 يناير 2022