МІКРОБНАЯ ЭКОЛОГІЯ
Інтэнсіфікацыя сельскай гаспадаркі памяншае складанасць мікробнай сеткі і багацце ключавых таксонаў у каранях
Поўнаметражнае ампліконнае секвеніраванне (ITS) |PacBio HIFI
Асноўныя моманты
Aінтэнсіфікацыя сельскай гаспадаркі становіцца ўсё больш праблематычнай з-за неспрыяльнага ўздзеяння на навакольнае асяроддзе, у тым ліку нізкай эфектыўнасці выкарыстання пажыўных рэчываў, эўтрафіяцыі грунтавых вод, пагаршэння якасці глебы і г.д. Альтэрнатыўныя сістэмы земляробства, уключаючы нулявую апрацоўку і арганічнае земляробства, былі шырока прыняты для памяншэння шкоды.Супольнасць мікробаў гуляе незаменную ролю ў прадуктыўнасці і ўстойлівасці аграэкасістэмы.Аднак даволі незразумела, як розныя сістэмы земляробства ўплываюць на каранёвую мікрабіёту.
Эксперыментальны дызайн
Эксперыменты
Sўзоры алею і каранёў (ДНК) былі ўзяты з палёў пшаніцы з 60 сельскагаспадарчых угоддзяў (па 20 на кожным)
Gроупінг: 1. Канвенцыя (з апрацоўкай глебы);2. Канвенцыя (безапрацоўка глебы);3. Арганічныя сельгасугоддзі
Sстратэгія эквеніравання: поўнаметражнае секвеніраванне ампліконаў (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (арыентаваны на ўвесь рэгіён ITS ~630 bp)
Sплатформа эквівалентнасці: PacBio RS II
Біяінфарматычны аналіз
Вынікі
OУ сярэднім было выяўлена 357 OTU на сайт і ў агульнай складанасці 837 OTU з усіх 60 сайтаў.Альфа-разнастайнасць каранёвых грыбных супольнасцей не выяўляла істотных адрозненняў паміж трыма сістэмамі земляробства.Аднак пры бэта-аналізе разнастайнасці былі сфарміраваны тры асобныя кластары, якія паказваюць на моцны ўплыў сістэмы земляробства на структуру супольнасці каранёвых грыбоў.
Малюнак 1. Альфа-разнастайнасць (індэкс Шэнана і склад супольнасці) і бэта-аналіз разнастайнасці (кананічны аналіз галоўных каардынатаў) на каранёвых грыбных супольнасцях
Ten Ключавыя таксоны былі вызначаны на аснове агульнай сеткі грыбных супольнасцей у трох сістэмах земляробства: былі выбраны 10 лепшых вузлоў з самай высокай ступенню, самай блізкай цэнтральнай часткай і самай нізкай паміж цэнтральнай.Сем з іх належалі да атрадаў мікарызных.
Малюнак 2. Агульная сетка супольнасцей каранёвых грыбоў трох сістэм земляробства
FСпецыфічныя сеткі для сістэмы ўзняцця на ўзбраенне паказалі значна больш высокую сувязь у арганічнай сетцы з удвая большай колькасцю краёў і большай колькасцю падлучаных вузлоў, чым у сетцы No-Till і звычайнай сетцы.Больш за тое, сетка арганічнага земляробства ўтрымлівала значна больш ключавых таксонаў (алмазаў) у параўнанні з астатнімі, што пацвярджала яе складанасць і сувязь
Малюнак 3. Сеткі каранёвых грыбоў, характэрныя для сістэмы земляробства
AНазіралася моцная адмоўная сувязь паміж інтэнсіўнасцю земляробства і сувяззю каранёвай грыбковай сеткі.Выпадковы аналіз лясоў выявіў асноўныя фактары ключавых таксонаў: глебавы фосфар, насыпную шчыльнасць, pH і мікарызную каланізацыю.
Малюнак 4. Інтэнсіўнасць сельскай гаспадаркі і падключэнне да сеткі ў трох сельскагаспадарчых сістэмах (A і B);Выпадковы аналіз лясоў (C) і ўзаемасувязь паміж інтэнсіўнасцю земляробства і каланізацыяй AMF (D)
Тэхналогіі
Поўнаметражнае секвеніраванне ампліконаў
Aз выхадам на сцэну “Third Generation Sequencing”, абмежаванні ў мэтавых рэгіёнах і праблемы пры зборцы de novo былі пераадолены.Кампанія Pacific Bioscience (PacBio) паспяхова пашырыла счытванне паслядоўнасцей да дзясяткаў кілабаз, што дазваляе нам атрымліваць поўную даўжыню счытвання 16s рРНК (1000-1500 пн) у бактэрый або 18S рРНК (1500-2000 пн) і ITS рэгіёнаў (400—900 пн) у эўкарыёт.Пашырэнне погляду на генетычнае поле значна палепшыла разрозненне відавых анатацый і функцыянальных генаў.Праблема з базавай дакладнасцю, якая доўга хвалявалася, была вырашана з дапамогай самакарэкцыі PacBio CCS, якая генеруе HIFI-счытванне з дакладнасцю больш за 99%.
Прадукцыйнасць у анатацыі OTU
Tвыкарыстоўваючы перавагі як доўгага чытання, так і высокай прапускной здольнасці, дакладнасць анатацыі можа быць рэзка павялічана і дасягнута дазволу «відавога ўзроўню» пры ідэнтыфікацыі мікробаў.
Даведка
Банерджы, Саміран і інш.«Інтэнсіфікацыя сельскай гаспадаркі памяншае складанасць мікробнай сеткі і багацце ключавых таксонаў у каранях».Часопіс ISME (2019).
Тэхналогія і асноўныя моманты імкнецца падзяліцца самымі апошнімі паспяховым прымяненнем розных высокапрадукцыйных тэхналогій секвеніравання на розных даследчых арэнах, а таксама бліскучымі ідэямі ў галіне распрацоўкі эксперыментаў і аналізу даных.
Час публікацыі: 8 студзеня 2022 г