ECOLOGIA MICROBIANA
La intensificació agrícola redueix la complexitat de la xarxa microbiana i l'abundància de tàxons clau a les arrels
Seqüenciació d'amplicons de longitud completa (ITS) |PacBio HIFI
Destacats
ALa intensificació agrícola s'ha tornat cada vegada més problemàtica a causa dels seus efectes ambientals adversos, com ara la mala eficiència en l'ús de nutrients, l'eutrofiació de les aigües subterrànies, la degradació de la qualitat del sòl, etc. S'han adoptat àmpliament sistemes de conreu alternatiu, com ara l'agricultura sense conreu i l'agricultura ecològica, per reduir el dany.La comunitat microbiana juga un paper indispensable en la productivitat i la sostenibilitat de l'agroecosistema.Tanmateix, no està clar com afecten els diferents sistemes de cultiu a la microbiota arrel.
Disseny experimental
Experiments
SLes mostres d'oli i arrel (ADN) provenien de camps de blat de 60 terres agrícoles (20 cadascuna)
Genrobament: 1. Conveni (amb conreu);2. Conveni (conreu sense conreu);3. Terres de cultiu ecològic
SEstratègia d'eqüenciació: seqüenciació d'amplicons de longitud completa (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (orientat a tota la regió ITS ~ 630 pb)
SPlataforma d'eqüenciació: PacBio RS II
Anàlisi Bioinformàtica
Resultats
OEs van identificar una mitjana de 357 OTU per lloc i un total de 837 OTU dels 60 llocs.La diversitat alfa de comunitats de fongs arrels no mostrava diferències significatives entre tres sistemes de cultiu.Tanmateix, es van formar tres grups diferents en l'anàlisi de la diversitat beta, cosa que indica un fort efecte del sistema agrícola sobre l'estructura de la comunitat de fongs arrel.
Figura 1. Diversitat alfa (índex de Shannon i composició de la comunitat) i anàlisi de diversitat beta (anàlisi canònica de coordenades principals) en comunitats de fongs arrels
TEls tàxons clau es van definir a partir de la xarxa global de comunitats de fongs a través de tres sistemes agrícoles: es van seleccionar els 10 nodes principals amb el grau més alt, la centralitat de proximitat més alta i la centralitat d'intermediació més baixa.Set d'ells pertanyien a ordres micorízics.
Figura 2. Xarxa global de comunitats de fongs arrels de tres sistemes de cultiu
FLes xarxes específiques del sistema d'armament van indicar una connectivitat considerablement més alta a la xarxa orgànica amb dues vegades més vores i més nodes connectats que la xarxa convencional i sense labrança.A més, la xarxa d'agricultura ecològica albergava molts més tàxons clau (diamant) en comparació amb la resta, cosa que va donar suport a la seva complexitat i connectivitat.
Figura 3. Xarxes de fongs arrels específics del sistema agrícola
AEs va observar una forta associació negativa entre la intensitat agrícola i la connectivitat de la xarxa de fongs arrels.L'anàlisi aleatòria dels boscos va revelar els principals motors dels tàxons clau: fòsfor del sòl, densitat aparent, pH i colonització micorízica.
Figura 4. Intensitat agrícola i connectivitat de xarxa a través de tres sistemes agrícoles (A i B);Anàlisi forestal aleatòria (C) i relació entre la intensitat agrícola i la colonització d'AMF (D)
Tecnologia
Seqüenciació d'amplicons de longitud completa
AAmb l'arribada de la "Seqüenciació de tercera generació" a l'escenari, s'han superat les limitacions a les regions objectiu i els problemes en el muntatge de novo.Pacific Bioscience (PacBio) ha ampliat amb èxit la lectura de seqüències a desenes de quilobases, que ens permeten obtenir lectures de longitud completa d'ARNr de 16s (1.000 pb-1.500 pb) en bacteris o ARNr 18S (1.500 pb-2.000 pb) i ITS regions (400 pb-900 pb) en eucariotes.L'àmplia visió del camp genètic va millorar molt la resolució de l'anotació d'espècies i els gens funcionals.L'autocorrecció de PacBio CCS ha resolt el problema de la precisió de la base, que genera lectures HIFI amb una precisió de lectura superior al 99%.
Rendiment en l'anotació OTU
TAmb els avantatges de les lectures llargues i d'alt rendiment, la precisió de l'anotació es pot augmentar dràsticament i aconseguir una resolució "a nivell d'espècie" en la identificació microbiana.
Referència
Banerjee, Samiran, et al."La intensificació agrícola redueix la complexitat de la xarxa microbiana i l'abundància de tàxons clau a les arrels".The ISME Journal (2019).
Tecnologia i aspectes destacats té com a objectiu compartir l'aplicació més recent amb èxit de diferents tecnologies de seqüenciació d'alt rendiment en diversos àmbits de recerca, així com idees brillants en disseny experimental i mineria de dades.
Hora de publicació: 08-gen-2022