MIKROBIALNA EKOLOGIJA
Intenziviranje poljoprivrede smanjuje kompleksnost mikrobne mreže i obilje ključnih taksona u korijenu
Amplicon Sequencing pune dužine (ITS) |PacBio HIFI
Highlights
AIntenzifikacija poljoprivrede je postala sve problematičnija zbog svojih štetnih uticaja na životnu sredinu, uključujući lošu efikasnost korišćenja hranljivih materija, eutrofiju podzemne vode, degradaciju kvaliteta zemljišta, itd. Alternativni sistemi poljoprivrede, uključujući poljoprivredu bez obrade i organsku poljoprivredu, široko su prihvaćeni da bi se smanjila šteta.Mikrobna zajednica igra nezamjenjivu ulogu u produktivnosti i održivosti agroekosistema.Međutim, prilično je nejasno kako različiti poljoprivredni sistemi utiču na mikrobiotu korijena.
Eksperimentalni dizajn
Eksperimenti
SUzorci ulja i korijena (DNK) su sa polja pšenice sa 60 poljoprivrednih površina (po 20)
Grouping: 1. Konvencija (sa obradom tla);2. Konvencija (zabrana obrade tla);3. Organsko poljoprivredno zemljište
Sstrategija ekvenciranja: sekvenciranje amplikona pune dužine (ITS)
Primeri: ITS1F-ITS4 (cilja čitav ITS region ~630 bp)
Sequencing platforma: PacBio RS II
Bioinformatička analiza
Rezultati
On u prosjeku je identificirano 357 OTU-a po lokaciji i ukupno 837 OTU-a od svih 60 lokacija.Alfa raznovrsnost gljivičnih zajednica korijena nije pokazivala značajnu razliku između tri sistema uzgoja.Međutim, u analizi beta diverziteta formirana su tri različita klastera, što ukazuje na jake efekte sistema uzgoja na strukturu gljivične zajednice korijena.
Slika 1. Alfa raznolikost (Shannonov indeks i sastav zajednice) i beta analiza raznolikosti (kanonska analiza glavnih koordinata) na korijenskim gljivičnim zajednicama
Ten ključne taksone definirane su na temelju ukupne mreže gljivičnih zajednica u tri sistema uzgoja: odabrano je 10 najboljih čvorova s najvišim stupnjem, najvišom centralnošću bliskosti i najnižom centralnošću između.Njih sedam pripadalo je redovima mikoriza.
Slika 2. Ukupna mreža gljivičnih zajednica korijena tri poljoprivredna sistema
FMreže specifične za sistem naoružanja pokazale su znatno veću povezanost u organskoj mreži sa dvostruko više rubova i više povezanih čvorova od no-till i konvencionalne mreže.Štaviše, mreža organske poljoprivrede sadržavala je mnogo više ključnih taksona (dijamanta) u odnosu na ostale, što je podržavalo njenu složenost i povezanost
Slika 3. Mreže korijenskih gljivica specifične za sistem uzgoja
Auočena je jaka negativna povezanost između intenziteta poljoprivrede i povezanosti korijenske gljivične mreže.Slučajna analiza šuma otkrila je glavne pokretače ključnih taksona: fosfor u tlu, nasipnu gustinu, pH i mikoriznu kolonizaciju.
Slika 4. Intenzitet poljoprivrede i mrežna povezanost u tri poljoprivredna sistema (A i B);Analiza slučajnih šuma (C) i Odnos između intenziteta poljoprivrede i kolonizacije AMF-a (D)
Tehnologija
Sekvenciranje amplikona pune dužine
AS dolaskom na scenu „Third Generation Sequencing“, ograničenja u ciljanim regionima i problemi u novoj montaži su prevaziđeni.Pacific Bioscience (PacBio) je uspješno proširio čitanje sekvenci na desetine kilobaza, što nam omogućava da dobijemo punu dužinu očitavanja 16s rRNA (1.000 bp-1.500 bp) u bakterijama ili 18S rRNA (1.500 bp-2.000 bp) i ITS regiona (400 bp-900 bp) kod eukariota.Širi pogled na genetsko polje uvelike je poboljšao rezoluciju bilješki vrsta i funkcionalnih gena.Dugo zabrinuti problem u vezi sa preciznošću baze riješen je PacBio CCS samokorekcijom, koja generiše HIFI očitavanja sa preko 99% tačnosti očitavanja.
Performanse u OTU napomeni
TZahvaljujući prednostima dugog čitanja i velike propusnosti, preciznost napomene može se dramatično povećati i postići rezoluciju na nivou vrste u mikrobnoj identifikaciji.
Referenca
Banerjee, Samiran i dr.“Intenziviranje poljoprivrede smanjuje kompleksnost mikrobne mreže i obilje ključnih taksona u korijenu.”The ISME Journal (2019).
Tech and Highlights ima za cilj dijeljenje najnovije uspješne primjene različitih tehnologija sekvenciranja visoke propusnosti u različitim istraživačkim arenama, kao i briljantnih ideja u eksperimentalnom dizajnu i rudarenju podataka.
Vrijeme objave: Jan-08-2022