ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ
Η εντατικοποίηση της γεωργίας μειώνει την πολυπλοκότητα του μικροβιακού δικτύου και την αφθονία των βασικών ταξινομικών κατηγοριών στις ρίζες
Πλήρους μήκους Amplicon Sequencing (ITS) |PacBio HIFI
Καλύτερες στιγμές
AΗ εντατικοποίηση της καλλιέργειας έχει γίνει ολοένα και πιο προβληματική λόγω των δυσμενών περιβαλλοντικών επιπτώσεών της, συμπεριλαμβανομένης της κακής απόδοσης χρήσης θρεπτικών ουσιών, του ευτροφισμού των υπόγειων υδάτων, της υποβάθμισης της ποιότητας του εδάφους, κ.λπ. Εναλλακτικά συστήματα γεωργίας, συμπεριλαμβανομένης της μη άροσης και της βιολογικής γεωργίας έχουν υιοθετηθεί ευρέως για τη μείωση της βλάβης.Η μικροβιακή κοινότητα διαδραματίζει απαραίτητο ρόλο στην παραγωγικότητα και τη βιωσιμότητα του αγροοικοσυστήματος.Ωστόσο, είναι μάλλον ασαφές πώς τα διαφορετικά συστήματα καλλιέργειας επηρεάζουν τη μικροχλωρίδα των ριζών.
Πειραματικό σχέδιο
Πειράματα
SΤα δείγματα λαδιού και ρίζας (DNA) ήταν από χωράφια σίτου από 60 γεωργικές εκτάσεις (20 το καθένα)
Gομαδοποίηση: 1. Σύμβαση (με άροση).2. Σύμβαση (μη άροση).3. Βιολογικές γεωργικές εκτάσεις
Sστρατηγική ισοστάθμισης: Αλληλουχία ενισχυτικού πλήρους μήκους (ITS)
PRimers: ITS1F-ITS4 (στοχεύοντας ολόκληρη την περιοχή ITS ~630 bp)
Sπλατφόρμα εξισορρόπησης: PacBio RS II
Βιοπληροφορική Ανάλυση
Αποτελέσματα
On κατά μέσο όρο εντοπίστηκαν 357 OTU ανά τοποθεσία και συνολικά 837 OTU και από τις 60 τοποθεσίες.Η άλφα ποικιλομορφία των κοινοτήτων μυκήτων ρίζας δεν παρουσίαζε σημαντική διαφορά μεταξύ τριών συστημάτων καλλιέργειας.Ωστόσο, τρεις διακριτές ομάδες σχηματίστηκαν στην ανάλυση βήτα ποικιλότητας, υποδεικνύοντας ισχυρές επιδράσεις του συστήματος καλλιέργειας στη δομή της κοινότητας των μυκήτων ρίζας.
Σχήμα 1. Αλφα ποικιλομορφία (δείκτης Shannon και σύνθεση κοινότητας ) και ανάλυση ποικιλότητας βήτα (κανονική ανάλυση των κύριων συντεταγμένων) σε κοινότητες μυκήτων ρίζας
Tel Τα βασικά ταξινομικά taxa ορίστηκαν με βάση το συνολικό δίκτυο κοινοτήτων μυκήτων σε τρία συστήματα καλλιέργειας: επιλέχθηκαν οι 10 κορυφαίοι κόμβοι με τον υψηλότερο βαθμό, την υψηλότερη κεντρική εγγύτητα και τη χαμηλότερη κεντρικότητα μεταξύ τους.Επτά από αυτά ανήκαν σε τάγματα μυκόρριζων.
Σχήμα 2. Συνολικό δίκτυο σε κοινότητες μυκήτων ριζών τριών γεωργικών συστημάτων
FΤα ειδικά δίκτυα του συστήματος όπλισης έδειξαν μια σημαντικά υψηλότερη συνδεσιμότητα σε οργανικά δίκτυα με δύο φορές περισσότερες ακμές και περισσότερους συνδεδεμένους κόμβους σε σχέση με το συμβατικό δίκτυο.Επιπλέον, το δίκτυο βιολογικής γεωργίας περιείχε πολύ περισσότερα βασικά taxa (διαμάντι) σε σύγκριση με τα υπόλοιπα, γεγονός που υποστήριξε την πολυπλοκότητα και τη συνδεσιμότητα του
Σχήμα 3. Δίκτυα μυκήτων ριζών ειδικά για το σύστημα εκτροφής
AΠαρατηρήθηκε ισχυρή αρνητική συσχέτιση μεταξύ της αγροτικής έντασης και της συνδεσιμότητας του δικτύου μυκητιακών ριζών.Η τυχαία ανάλυση δασών αποκάλυψε τους κύριους οδηγούς των βασικών ταξινομικών κατηγοριών: φώσφορο του εδάφους, χύδην πυκνότητα, pH και αποικισμό μυκόρριζων.
Σχήμα 4. Ένταση γεωργίας και συνδεσιμότητα δικτύου σε τρία γεωργικά συστήματα (Α και Β).Τυχαία ανάλυση δασών (C) και σχέση μεταξύ αγροτικής έντασης και αποικισμού AMF (D)
Τεχνολογία
Αλληλουχία αμπλικονίου πλήρους μήκους
AΤο «Third Generation Sequencing» που έρχεται στη σκηνή, οι περιορισμοί στις στοχευμένες περιοχές και τα προβλήματα στη de novo συναρμολόγηση έχουν ξεπεραστεί.Η Pacific Bioscience (PacBio) έχει επεκτείνει με επιτυχία την ανάγνωση αλληλουχιών σε δεκάδες κιλοβάσεις, οι οποίες μας επιτρέπουν να λαμβάνουμε πλήρους μήκους αναγνώσεις 16s rRNA (1.000 bp-1.500 bp) σε βακτήρια ή 18S rRNA (1.500 bp-2.000 bp) περιοχές (400 bp-900 bp) σε ευκαρυωτικά.Η διευρυμένη άποψη του γενετικού πεδίου ενίσχυσε σημαντικά την ανάλυση του σχολιασμού των ειδών και των λειτουργικών γονιδίων.Το μακροχρόνιο πρόβλημα σχετικά με την ακρίβεια της βάσης επιλύθηκε με την αυτοδιόρθωση PacBio CCS, η οποία δημιουργεί αναγνώσεις HIFI με ακρίβεια ανάγνωσης άνω του 99%.
Απόδοση σε σχολιασμό OTU
TΑξιοποιώντας τα πλεονεκτήματα τόσο της μεγάλης διάρκειας ανάγνωσης όσο και της υψηλής απόδοσης, η ακρίβεια του σχολιασμού μπορεί να αυξηθεί δραματικά και να επιτευχθεί μια ανάλυση «επίπεδο είδους» στη μικροβιακή ταυτοποίηση.
Αναφορά
Banerjee, Samiran, et αϊ.«Η εντατικοποίηση της γεωργίας μειώνει την πολυπλοκότητα του μικροβιακού δικτύου και την αφθονία των βασικών ταξινομικών κατηγοριών στις ρίζες».The ISME Journal (2019).
Tech and Highlights στοχεύει στην κοινή χρήση των πιο πρόσφατων επιτυχημένων εφαρμογών διαφορετικών τεχνολογιών αλληλουχίας υψηλής απόδοσης σε διάφορους τομείς έρευνας καθώς και λαμπρών ιδεών στον πειραματικό σχεδιασμό και την εξόρυξη δεδομένων.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-08-2022