ECOLOGIA MICROBIANA
A intensificação agrícola reduz a complexidade da rede microbiana e a abundância de táxons-chave nas raízes
Sequenciamento completo de amplicons (ITS) |PacBio HIFI
Destaques
Aa intensificação agrícola tornou-se cada vez mais problemática devido aos seus efeitos ambientais adversos, incluindo a fraca eficiência na utilização de nutrientes, a eutrofia das águas subterrâneas, a degradação da qualidade do solo, etc. Sistemas agrícolas alternativos, incluindo a lavoura directa e a agricultura biológica, foram amplamente adoptados para reduzir os danos.A comunidade microbiana desempenha um papel indispensável na produtividade e sustentabilidade do agroecossistema.No entanto, não está claro como os diferentes sistemas agrícolas afetam a microbiota radicular.
Design experimental
Experimentos
Samostras de óleo e raiz (DNA) foram provenientes de campos de trigo de 60 terras agrícolas (20 cada)
Gagrupamento: 1. Convenção (com preparo do solo);2. Convenção (plantio direto);3. Terras agrícolas orgânicas
SEstratégia de sequenciamento: sequenciamento de amplicon completo (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (visando toda a região ITS ~630 pb)
Splataforma de sequenciamento: PacBio RS II
Análise Bioinformática
Resultados
OForam identificadas em média 357 OTUs por local e um total de 837 OTUs de todos os 60 locais.A diversidade alfa das comunidades de fungos radiculares não mostrou diferença significativa entre os três sistemas de cultivo.No entanto, três agrupamentos distintos foram formados na análise de diversidade beta, indicando fortes efeitos do sistema de cultivo na estrutura da comunidade fúngica das raízes.
Figura 1. Diversidade alfa (índice de Shannon e composição da comunidade) e análise de diversidade beta (análise canônica das coordenadas principais) em comunidades de fungos radiculares
TOs táxons-chave foram definidos com base na rede geral de comunidades de fungos em três sistemas agrícolas: foram selecionados os 10 principais nós com maior grau, maior centralidade de proximidade e menor centralidade de intermediação.Sete deles pertenciam a ordens micorrízicas.
Figura 2. Rede geral sobre comunidades de fungos radiculares de três sistemas agrícolas
Fredes específicas do sistema de armamento indicaram uma conectividade consideravelmente maior na rede orgânica com duas vezes mais arestas e mais nós conectados do que a rede de plantio direto e convencional.Além disso, a rede de agricultura biológica albergava muito mais taxa-chave(diamante) em comparação com o resto, o que apoiava a sua complexidade e conectividade
Figura 3. Redes de fungos radiculares específicas do sistema agrícola
Afoi observada forte associação negativa entre intensidade agrícola e conectividade da rede fúngica radicular.A análise aleatória da floresta revelou os principais impulsionadores dos táxons-chave: fósforo do solo, densidade aparente, pH e colonização micorrízica.
Figura 4. Intensidade agrícola e conectividade de rede em três sistemas agrícolas (A e B);Análise florestal aleatória (C) e relação entre intensidade agrícola e colonização de FMAs (D)
Tecnologia
Sequenciamento de amplicon completo
ACom a entrada em cena do “Sequenciamento de Terceira Geração”, as limitações nas regiões-alvo e os problemas na montagem de novo foram superados.Pacific Bioscience (PacBio) estendeu com sucesso a leitura de sequências para dezenas de quilobases, o que nos permite obter leituras completas de 16s rRNA (1.000 pb-1.500 pb) em bactérias ou 18S rRNA (1.500 pb-2.000 pb) e ITS regiões (400 pb-900 pb) em eucarióticos.A visão ampliada do campo genético melhorou muito a resolução da anotação de espécies e dos genes funcionais.O problema há muito preocupado com a precisão da base foi resolvido pela autocorreção PacBio CCS, que gera leituras HIFI com mais de 99% de precisão de leitura.
Desempenho na anotação OTU
TObtendo vantagens tanto de leituras longas quanto de alto rendimento, a precisão da anotação pode ser dramaticamente aumentada e alcançar uma resolução de “nível de espécie” na identificação microbiana.
Referência
Banerjee, Samiran, et al.“A intensificação agrícola reduz a complexidade da rede microbiana e a abundância de táxons-chave nas raízes.”O Jornal ISME (2019).
Tecnologia e destaques visa compartilhar as mais recentes aplicações bem-sucedidas de diferentes tecnologias de sequenciamento de alto rendimento em diversas áreas de pesquisa, bem como ideias brilhantes em design experimental e mineração de dados.
Horário da postagem: 08 de janeiro de 2022