МИКРОБНА ЕКОЛОГИЯ
Интензификацията на селското стопанство намалява сложността на микробната мрежа и изобилието от ключови таксони в корените
Секвениране на ампликони с пълна дължина (ITS) |PacBio HIFI
Акценти
Aинтензификацията на селското стопанство става все по-проблематична поради неблагоприятните си въздействия върху околната среда, включително лоша ефективност на използване на хранителни вещества, еутрофия на подземните води, влошаване на качеството на почвата и т.н. Алтернативни системи за земеделие, включително без обработка и органично земеделие, са широко възприети за намаляване на вредите.Микробната общност играе незаменима роля за производителността и устойчивостта на агроекосистемата.Въпреки това е доста неясно как различните земеделски системи влияят на кореновата микробиота.
Експериментален дизайн
Експерименти
Sпробите от масло и корен (ДНК) са от пшенични ниви от 60 земеделски земи (по 20 всяка)
Grouping: 1. Конвенция (с обработка на почвата);2. Конвенция (неоран);3. Биологична земеделска земя
Sстратегия за уравняване: секвениране на ампликони с пълна дължина (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (насочен към целия ITS регион ~630 bp)
Sплатформа за уравняване: PacBio RS II
Биоинформационен анализ
Резултати
OБяха идентифицирани средно 357 OTU на обект и общо 837 OTU от всичките 60 обекта.Алфа разнообразието на кореновите гъбични общности не показва значителна разлика между три системи за отглеждане.Въпреки това, три различни клъстера бяха формирани в бета анализа на разнообразието, което показва силно въздействие на системата за отглеждане върху структурата на кореновата гъбична общност.
Фигура 1. Алфа разнообразие (индекс на Шанън и състав на общността) и бета анализ на разнообразието (каноничен анализ на главните координати) върху кореновите гъбични общности
Ten Keystone таксони бяха дефинирани въз основа на цялостна мрежа от гъбични съобщества в три земеделски системи: избрани бяха 10-те най-добри възли с най-висока степен, най-висока централна близост и най-ниска централна централна връзка.Седем от тях принадлежат към микоризни разреди.
Фигура 2. Цялостна мрежа от коренови гъбични общности на три земеделски системи
Fспецифичните мрежи за система за въоръжаване показват значително по-висока свързаност в органичната мрежа с два пъти повече ръбове и повече свързани възли, отколкото No-till и конвенционалната мрежа.Освен това мрежата за биологично земеделие съдържаше много повече ключови таксони (диамант) в сравнение с останалите, което подкрепяше нейната сложност и свързаност
Фигура 3. Гъбични мрежи от корени, специфични за земеделската система
Aнаблюдава се силна отрицателна връзка между интензивността на селското стопанство и свързаността на кореновата гъбична мрежа.Случайният анализ на горите разкрива основните двигатели на ключовите таксони: почвен фосфор, обемна плътност, рН и микоризна колонизация.
Фигура 4. Интензивност на селското стопанство и мрежова свързаност в три земеделски системи (A и B);Случаен анализ на горите (C) и връзка между интензивността на земеделието и колонизацията на AMF (D)
технология
Секвениране на ампликони в пълна дължина
As „Секвениране от трето поколение“ излиза на сцената, ограниченията в целевите региони и проблемите при сглобяването de novo са преодолени.Pacific Bioscience (PacBio) успешно разшири четенето на последователности до десетки килобази, което ни позволява да получим пълна дължина на четене на 16s rRNA (1000 bp-1500 bp) в бактерии или 18S rRNA (1500 bp-2000 bp) и ITS региони (400 bp-900 bp) в еукариотите.Разширеният изглед на генетичното поле значително подобри разделителната способност на анотацията на видовете и функционалните гени.Дълго тревожният проблем с основната точност е решен от PacBio CCS самокорекция, която генерира HIFI четения с над 99% точност на четене.
Изпълнение в OTU анотация
Tкато се възползват както от дългите четения, така и от високата пропускателна способност, точността на анотацията може драстично да се увеличи и да се постигне разделителна способност на „видово ниво“ при микробна идентификация.
справка
Banerjee, Samiran и др.„Интензификацията на селското стопанство намалява сложността на микробната мрежа и изобилието от ключови таксони в корените.“Журналът на ISME (2019).
Технологии и акценти има за цел да сподели най-новото успешно приложение на различни технологии за секвениране с висока производителност в различни изследователски среди, както и брилянтни идеи в експерименталния дизайн и извличането на данни.
Време на публикуване: 8 януари 2022 г