אקולוגיה מיקרוביאלית
התעצמות חקלאית מפחיתה את מורכבות הרשת החיידקית ואת שפע הטקסיות של אבן מפתח בשורשים
רצף אמפליקון באורך מלא (ITS) |PacBio HIFI
עיקרי הדברים
Aהתעצמות חקלאית הפכה לבעייתית יותר ויותר בשל ההשפעות הסביבתיות השליליות שלה, לרבות יעילות ירודה של שימוש בחומרים תזונתיים, האאוטרופיה של מי תהום, פגיעה באיכות הקרקע וכו'. מערכות חקלאיות חלופיות כולל חקלאות ללא עיבוד וחקלאות אורגנית אומצו רבות כדי להפחית את הנזק.הקהילה המיקרוביאלית ממלאת תפקיד הכרחי בפרודוקטיביות ובקיימות של המערכת האקולוגית.עם זאת, די לא ברור כיצד מערכות חקלאות שונות משפיעות על מיקרוביוטת שורש.
עיצוב נסיוני
ניסויים
Sדגימות שמן ושורש (DNA) היו משדות חיטה מ-60 אדמות חקלאיות חקלאיות (20 כל אחת)
Gקיבוץ: 1. אמנה (עם עיבוד אדמה);2. אמנה (ללא עיבוד אדמה);3. קרקע חקלאית אורגנית
Sאסטרטגיית ריצוף: רצף אמפליקון באורך מלא (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (מיקוד לכל אזור ה-ITS ~630 bp)
Sפלטפורמת equencing: PacBio RS II
ניתוח ביואינפורמטי
תוצאות
On ממוצע של 357 OTUs זוהו בכל אתר ובסך הכל 837 OTUs מכל 60 האתרים.מגוון אלפא של קהילות פטריית שורש לא הראה הבדל משמעותי בין שלוש מערכות חקלאיות.עם זאת, שלושה אשכולות נפרדים נוצרו בניתוח גיוון בטא, המצביעים על השפעות חזקות של מערכת החקלאות על מבנה קהילת פטריית השורש.
איור 1. גיוון אלפא (מדד שאנון והרכב קהילה) וניתוח גיוון בטא (ניתוח קנוני של קואורדינטות עיקריות) על קהילות פטריית שורש
Ten taxa keystone הוגדרו על סמך רשת כוללת של קהילות פטרייתיות על פני שלוש מערכות חקלאיות: נבחרו 10 הצמתים המובילים עם הדרגה הגבוהה ביותר, מרכזיות הקרבה הגבוהה ביותר ומרכזיות הביניים הנמוכה ביותר.שבעה מהם השתייכו למסדרי מיקוריז.
איור 2. רשת כוללת על קהילות פטריית שורש של שלוש מערכות חקלאות
Fרשתות ספציפיות למערכת חימוש הצביעו על קישוריות גבוהה במידה ניכרת ברשת אורגנית עם פי שניים יותר קצוות ויותר צמתים מחוברים מאשר רשת ללא עיבוד ורשת קונבנציונלית.יתרה מכך, רשת החקלאות האורגנית אכסנה הרבה יותר טקסיות מפתח (יהלום) בהשוואה לשאר, שתמכו במורכבות ובקישוריות שלה.
איור 3. רשתות פטריית שורש ספציפיות למערכת חקלאית
Aנצפה קשר שלילי חזק בין עוצמה חקלאית לקישוריות רשת פטריית שורש.ניתוח אקראי של יער חשף את המניעים העיקריים של טקסיות היסוד: זרחן בקרקע, צפיפות בצובר, pH וקולוניזציה של מיקוריזה.
איור 4. עוצמת חקלאות וקישוריות רשת על פני שלוש מערכות חקלאות (A ו-B);ניתוח יער אקראי (C) והקשר בין עוצמה חקלאית וקולוניזציה של AMF (D)
טֶכנוֹלוֹגִיָה
רצף אמפליקונים באורך מלא
Aכאשר "רצף הדור השלישי" עולה לבמה, התגברו המגבלות באזורים ממוקדים ובעיות בהרכבה דה נובו.Pacific Bioscience (PacBio) הרחיבה בהצלחה את קריאת הרצפים לעשרות קילו-בסיסים, המאפשרים לנו לקבל קריאות באורך מלא של 16s rRNA (1,000 bp-1,500 bp) בחיידקים או 18S rRNA (1,500 bp-2,000 bp) ו-ITS אזורים (400 bp-900 bp) באיקריוטים.ההשקפה הרחבה של השדה הגנטי שיפרה מאוד את הרזולוציה של הערות מינים וגנים פונקציונליים.הבעיה המודאגת לאורך זמן בנושא דיוק הבסיס נפתרה על ידי תיקון עצמי של PacBio CCS, אשר מייצר קריאות HIFI עם דיוק קריאה של למעלה מ-99%.
ביצועים בהערת OTU
Tמתוך יתרונות הן של קריאה ארוכה והן בתפוקה גבוהה, ניתן להגדיל באופן דרמטי את דיוק ההערה ולהשיג רזולוציה "ברמת המין" בזיהוי חיידקים.
התייחסות
Banerjee, Samiran, et al."התעצמות חקלאית מפחיתה את המורכבות של הרשתות המיקרוביאליות ואת השפע של טקסי אבן מפתח בשורשים."The ISME Journal (2019).
טכנולוגיה והדגשים שואפת לשתף את היישום המוצלח האחרון של טכנולוגיות רצף שונות בתפוקה גבוהה בזירות מחקר שונות, כמו גם רעיונות מבריקים בתכנון ניסיוני ובכריית נתונים.
זמן פרסום: ינואר-08-2022