ÉCOLOGIE MICROBIENNE
L'intensification agricole réduit la complexité du réseau microbien et l'abondance des taxons clés dans les racines
Séquençage d'amplicons complet (ITS) |PacBio HIFI
Points forts
AL'intensification agricole est devenue de plus en plus problématique en raison de ses effets environnementaux négatifs, notamment une mauvaise utilisation des nutriments, l'eutrophisation des eaux souterraines, la dégradation de la qualité des sols, etc. Des systèmes agricoles alternatifs, notamment l'agriculture sans labour et l'agriculture biologique, ont été largement adoptés pour réduire les dommages.La communauté microbienne joue un rôle indispensable dans la productivité et la durabilité de l’agroécosystème.Cependant, il est assez difficile de savoir comment les différents systèmes agricoles affectent le microbiote racinaire.
Conception expérimentale
Expériences
Sles échantillons d'huile et de racine(ADN) provenaient de champs de blé provenant de 60 terres agricoles (20 chacune)
Ggroupage : 1. Convention (avec travail du sol) ;2. Convention (sans labour);3. Terres agricoles biologiques
Sstratégie de séquençage : séquençage d'amplicons complet (ITS)
Primers : ITS1F-ITS4 (ciblant toute la région ITS ~630 pb)
Splateforme de séquençage : PacBio RS II
Analyse bioinformatique
Résultats
OEn moyenne, 357 OTU ont été identifiées par site, soit un total de 837 OTU sur l'ensemble des 60 sites.La diversité alpha des communautés fongiques des racines ne montrait pas de différence significative entre les trois systèmes agricoles.Cependant, trois groupes distincts ont été formés lors de l'analyse de la diversité bêta, indiquant de forts effets du système agricole sur la structure de la communauté fongique des racines.
Figure 1. Analyse de la diversité alpha (indice de Shannon et composition de la communauté) et de la diversité bêta (analyse canonique des coordonnées principales) sur les communautés fongiques racinaires
TLes taxons clés ont été définis sur la base d'un réseau global de communautés fongiques dans trois systèmes agricoles : les 10 principaux nœuds présentant le degré le plus élevé, la centralité de proximité la plus élevée et la centralité intermédiaire la plus faible ont été sélectionnés.Sept d'entre eux appartenaient à des ordres mycorhiziens.
Figure 2. Réseau global sur les communautés fongiques des racines de trois systèmes agricoles
FLes réseaux spécifiques au système d'armement ont indiqué une connectivité considérablement plus élevée dans le réseau organique avec deux fois plus de bords et plus de nœuds connectés que les réseaux sans labour et conventionnels.De plus, le réseau d'agriculture biologique abritait beaucoup plus de taxons clés (diamant) que les autres, ce qui soutenait sa complexité et sa connectivité.
Figure 3. Réseaux fongiques racinaires spécifiques au système agricole
Aune forte association négative entre l’intensité agricole et la connectivité du réseau fongique des racines a été observée.Une analyse aléatoire des forêts a révélé les principaux facteurs déterminants des taxons clés : le phosphore du sol, la densité apparente, le pH et la colonisation mycorhizienne.
Figure 4. Intensité agricole et connectivité du réseau dans trois systèmes agricoles (A et B) ;Analyse forestière aléatoire (C) et relation entre l'intensité agricole et la colonisation par l'AMF (D)
Technologie
Séquençage d'amplicons complet
AAvec l’entrée en scène du « séquençage de troisième génération », les limitations dans les régions ciblées et les problèmes d’assemblage de novo ont été surmontés.Pacific Bioscience (PacBio) a étendu avec succès la lecture de séquences à des dizaines de kilobases, ce qui nous permet d'obtenir des lectures complètes d'ARNr 16s (1 000 pb-1 500 pb) dans des bactéries ou d'ARNr 18S (1 500 pb-2 000 pb) et ITS. régions (400 pb-900 pb) chez les eucaryotes.La vision élargie du champ génétique a considérablement amélioré la résolution de l’annotation des espèces et des gènes fonctionnels.Le problème de longue date concernant la précision de base a été résolu par l'autocorrection PacBio CCS, qui génère des lectures HIFI avec une précision de lecture supérieure à 99 %.
Performances dans l'annotation OTU
TEn bénéficiant des avantages des lectures longues et du haut débit, la précision de l’annotation peut être considérablement augmentée et atteindre une résolution « au niveau de l’espèce » dans l’identification microbienne.
Référence
Banerjee, Samiran et coll.« L’intensification agricole réduit la complexité du réseau microbien et l’abondance des taxons clés dans les racines. »Le journal ISME (2019).
Technologie et points forts vise à partager les applications réussies les plus récentes de différentes technologies de séquençage à haut débit dans divers domaines de recherche ainsi que des idées brillantes en matière de conception expérimentale et d'exploration de données.
Heure de publication : 08 janvier 2022