ECOLOGÍA MICROBIANA
La intensificación agrícola reduce la complejidad de la red microbiana y la abundancia de taxones clave en las raíces
Secuenciación completa de amplicones (ITS) |PacBio HIFI
Reflejos
ALa intensificación agrícola se ha vuelto cada vez más problemática debido a sus efectos ambientales adversos, incluida la mala eficiencia en el uso de nutrientes, la eutrofización de las aguas subterráneas, la degradación de la calidad del suelo, etc. Se han adoptado ampliamente sistemas agrícolas alternativos, incluida la agricultura orgánica y sin labranza, para reducir el daño.La comunidad microbiana juega un papel indispensable en la productividad y sostenibilidad del agroecosistema.Sin embargo, no está claro cómo los diferentes sistemas agrícolas afectan la microbiota de las raíces.
Diseño experimental
experimentos
SLas muestras de aceite y raíces (ADN) procedían de campos de trigo de 60 tierras agrícolas (20 cada una).
Gagrupamiento: 1. Convenio (con labranza);2. Convenio (labranza cero);3. Tierras de cultivo orgánicas
SEstrategia de secuenciación: secuenciación de amplicones de longitud completa (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (dirigido a toda la región ITS ~630 pb)
Splataforma de secuenciación: PacBio RS II
Análisis Bioinformático
Resultados
OSe identificaron un promedio de 357 OTU por sitio y un total de 837 OTU de los 60 sitios.La diversidad alfa de las comunidades de hongos de raíces no mostró diferencias significativas entre los tres sistemas agrícolas.Sin embargo, se formaron tres grupos distintos en el análisis de diversidad beta, lo que indica fuertes efectos del sistema agrícola en la estructura de la comunidad de hongos de raíces.
Figura 1. Análisis de diversidad alfa (índice de Shannon y composición de la comunidad) y diversidad beta (análisis canónico de coordenadas principales) en comunidades de hongos de raíces
TSe definieron taxones clave en función de la red general de comunidades de hongos en tres sistemas agrícolas: se seleccionaron los 10 nodos principales con el grado más alto, la centralidad de cercanía más alta y la centralidad de intermediación más baja.Siete de ellos pertenecían a órdenes de micorrizas.
Figura 2. Red general de comunidades de hongos radiculares de tres sistemas agrícolas
FLas redes específicas del sistema de armado indicaron una conectividad considerablemente mayor en la red orgánica con el doble de bordes y más nodos conectados que la red convencional y sin labranza.Además, la red de agricultura orgánica albergaba muchos más taxones clave (diamantes) en comparación con el resto, lo que respaldaba su complejidad y conectividad.
Figura 3. Redes de hongos de raíces específicas del sistema agrícola
ASe observó una fuerte asociación negativa entre la intensidad agrícola y la conectividad de la red de hongos de las raíces.El análisis forestal aleatorio reveló los principales impulsores de los taxones clave: fósforo del suelo, densidad aparente, pH y colonización de micorrizas.
Figura 4. Intensidad agrícola y conectividad de la red en tres sistemas agrícolas (A y B);Análisis forestal aleatorio (C) y relación entre intensidad agrícola y colonización de HMA (D)
Tecnología
Secuenciación completa de amplicones
ACon la llegada al escenario de la “Secuenciación de Tercera Generación”, se han superado las limitaciones en las regiones objetivo y los problemas en el ensamblaje de novo.Pacific Bioscience (PacBio) ha extendido con éxito la lectura de secuencias a decenas de kilobases, lo que nos permite obtener lecturas completas de 16s rRNA (1.000 pb-1.500 pb) en bacterias o 18S rRNA (1.500 pb-2.000 pb) e ITS. regiones (400 pb-900 pb) en eucariotas.La visión más amplia del campo genético mejoró enormemente la resolución de la anotación de especies y los genes funcionales.El problema de la precisión de la base, que lleva mucho tiempo preocupando, se ha resuelto mediante la autocorrección PacBio CCS, que genera lecturas HIFI con una precisión de lectura superior al 99 %.
Rendimiento en anotación OTU
TAl aprovechar las ventajas de las lecturas largas y el alto rendimiento, la precisión de la anotación se puede aumentar drásticamente y lograr una resolución "a nivel de especie" en la identificación microbiana.
Referencia
Banerjee, Samiran y col."La intensificación agrícola reduce la complejidad de la red microbiana y la abundancia de taxones clave en las raíces".La Revista ISME (2019).
Tecnología y aspectos destacados tiene como objetivo compartir las aplicaciones exitosas más recientes de diferentes tecnologías de secuenciación de alto rendimiento en diversos campos de investigación, así como ideas brillantes en diseño experimental y minería de datos.
Hora de publicación: 08-ene-2022