МІКРОБНА ЕКОЛОГІЯ
Інтенсифікація сільського господарства зменшує складність мікробної мережі та велику кількість ключових таксонів у коренях
Повнорозмірне секвенування ампліконів (ITS) |PacBio HIFI
Основні моменти
Aінтенсифікація сільського господарства стає все більш проблематичною через несприятливі наслідки для навколишнього середовища, включаючи низьку ефективність використання поживних речовин, евтрофію грунтових вод, погіршення якості ґрунту тощо. Для зменшення шкоди широко застосовуються альтернативні системи землеробства, включаючи нульове та органічне землеробство.Мікробне співтовариство відіграє незамінну роль у продуктивності та стійкості агроекосистеми.Однак досить незрозуміло, як різні системи землеробства впливають на мікробіоту коренів.
Експериментальний дизайн
Експерименти
Sзразки олії та кореня (ДНК) були взяті з пшеничних полів із 60 сільськогосподарських угідь (по 20 на кожному)
Gобробіток: 1. Конвенція (з обробкою ґрунту);2. Конвенція (no-tillage);3. Органічні сільськогосподарські угіддя
Sстратегія еквенування: повнорозмірне секвенування ампліконів (ITS)
Primers: ITS1F-ITS4 (націлені на всю область ITS ~630 bp)
Sплатформа еквівалентності: PacBio RS II
Біоінформаційний аналіз
Результати
On в середньому було ідентифіковано 357 OTU на сайт і загалом 837 OTU з усіх 60 сайтів.Альфа-різноманітність угруповань кореневих грибів не виявила істотної різниці між трьома системами землеробства.Однак у бета-аналізі різноманітності було сформовано три чіткі кластери, що вказує на сильний вплив системи землеробства на структуру спільноти кореневих грибів.
Малюнок 1. Аналіз альфа-різноманіття (індекс Шеннона та склад спільноти) та бета-різноманіття (канонічний аналіз головних координат) спільнот кореневих грибів
Tuk Основні таксони були визначені на основі загальної мережі грибних спільнот у трьох системах ведення господарства: було відібрано 10 найкращих вузлів із найвищим ступенем, найвищою центральністю близькості та найменшою центральністю між.Сім із них належали до рядів мікоризних.
Рисунок 2. Загальна мережа угруповань кореневих грибів трьох систем землеробства
FСпеціальні мережі для систем активації вказують на значно вищу зв’язність в органічній мережі з удвічі більшою кількістю країв і більшою кількістю під’єднаних вузлів, ніж у мережі No-Till і звичайній мережі.Крім того, мережа органічного землеробства містила набагато більше ключових таксонів (алмазів) порівняно з іншими, що підтверджувало її складність і взаємозв’язок
Рисунок 3. Мережа кореневих грибів, характерна для системи землеробства
Aспостерігався сильний негативний зв’язок між інтенсивністю сільського господарства та зв’язністю кореневої грибкової мережі.Випадковий аналіз лісу виявив основні чинники ключових таксонів: фосфор у ґрунті, об’ємну щільність, рН та колонізацію мікоризою.
Рисунок 4. Інтенсивність сільського господарства та підключення до мережі в трьох системах ведення сільського господарства (A і B);Випадковий аналіз лісу (C) і зв’язок між інтенсивністю сільського господарства та колонізацією AMF (D)
технології
Повнорозмірне секвенування ампліконів
As «Послідовність третього покоління» виходить на сцену, обмеження в цільових регіонах і проблеми зі збиранням de novo було подолано.Pacific Bioscience (PacBio) успішно розширив зчитування послідовностей до десятків кілобаз, що дозволяє нам отримати повну довжину зчитування 16s рРНК (1000 bp-1500 bp) у бактерій або 18S рРНК (1500 bp-2000 bp) і ITS регіони (400 п.н.-900 п.н.) в еукаріот.Розширений погляд на генетичне поле значно покращив роздільну здатність анотації видів і функціональних генів.Довго хвилюючу проблему базової точності було вирішено за допомогою системи самокорекції PacBio CCS, яка генерує зчитування HIFI з точністю зчитування понад 99%.
Виконання в анотації ОТУ
Tвикористовуючи переваги тривалого зчитування та високої пропускної здатності, точність анотації може бути значно підвищена та досягнута роздільної здатності «видового рівня» в ідентифікації мікробів.
довідка
Банерджі, Саміран та ін.«Інтенсифікація сільського господарства зменшує складність мікробної мережі та велику кількість ключових таксонів у коренях».Журнал ISME (2019).
Техніка та основні моменти має на меті поділитися найновішим успішним застосуванням різних високопродуктивних технологій секвенування в різних дослідницьких сферах, а також блискучими ідеями в експериментальному дизайні та аналізі даних.
Час публікації: 08 січня 2022 р