SINH THÁI VI SINH VẬT
Thâm canh nông nghiệp làm giảm độ phức tạp của mạng lưới vi sinh vật và sự phong phú của các đơn vị phân loại chủ chốt trong rễ
Trình tự khuếch đại có độ dài đầy đủ (ITS) |PacBio HIFI
Điểm nổi bật
Athâm canh nông nghiệp ngày càng trở thành vấn đề do những tác động xấu đến môi trường, bao gồm hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng kém, hiện tượng phú dưỡng nước ngầm, suy thoái chất lượng đất, v.v. Các hệ thống canh tác thay thế bao gồm canh tác không làm đất và canh tác hữu cơ đã được áp dụng rộng rãi để giảm tác hại.Cộng đồng vi sinh vật đóng một vai trò không thể thiếu trong năng suất và tính bền vững của hệ sinh thái nông nghiệp.Tuy nhiên, vẫn chưa rõ ràng rằng các hệ thống canh tác khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến hệ vi sinh vật rễ.
Thiết kế thử nghiệm
Thí nghiệm
Smẫu dầu và rễ (DNA) được lấy từ các cánh đồng lúa mì từ 60 đất nông nghiệp (mỗi mẫu 20)
Gchia nhóm: 1. Quy ước (có làm đất);2. Công ước (không làm đất);3. Đất nông nghiệp hữu cơ
Schiến lược giải trình tự: Giải trình tự khuếch đại độ dài đầy đủ (ITS)
Pbộ điều chỉnh vành: ITS1F-ITS4 (nhắm mục tiêu toàn bộ vùng ITS ~630 bp)
Snền tảng tương đương: PacBio RS II
Phân tích tin sinh học
Kết quả
On trung bình có 357 OTU được xác định trên mỗi địa điểm và tổng số 837 OTU của tất cả 60 địa điểm.Sự đa dạng alpha của các cộng đồng nấm rễ không cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa ba hệ thống canh tác.Tuy nhiên, ba cụm riêng biệt đã được hình thành trong phân tích đa dạng beta, cho thấy tác động mạnh mẽ của hệ thống canh tác đến cấu trúc cộng đồng nấm rễ.
Hình 1. Phân tích đa dạng Alpha (chỉ số Shannon và thành phần cộng đồng) và phân tích đa dạng beta (phân tích chính tắc về tọa độ chính) trên các cộng đồng nấm rễ
Ten keystone taxa được xác định dựa trên mạng lưới tổng thể của các cộng đồng nấm trong ba hệ thống canh tác: 10 nút hàng đầu có mức độ cao nhất, mức độ trung tâm gần gũi cao nhất và mức độ trung tâm thấp nhất đã được chọn.Bảy trong số đó thuộc về bệnh nấm rễ cộng sinh.
Hình 2. Mạng lưới tổng thể về các cộng đồng nấm rễ của ba hệ thống canh tác
FCác mạng cụ thể của hệ thống vũ trang cho thấy khả năng kết nối cao hơn đáng kể trong mạng hữu cơ với số cạnh gấp đôi và nhiều nút được kết nối hơn so với mạng không cày xới và mạng thông thường.Hơn nữa, mạng lưới canh tác hữu cơ chứa đựng nhiều đơn vị phân loại chủ chốt (kim cương) hơn so với phần còn lại, điều này hỗ trợ sự phức tạp và khả năng kết nối của nó
Hình 3. Mạng lưới nấm rễ cụ thể theo hệ thống canh tác
ANgười ta đã quan sát thấy mối liên hệ tiêu cực mạnh mẽ giữa cường độ nông nghiệp và khả năng kết nối mạng lưới nấm rễ.Phân tích rừng ngẫu nhiên cho thấy các động lực chính của các phân loại chủ chốt: phốt pho trong đất, mật độ khối, độ pH và sự xâm nhập của nấm rễ.
Hình 4. Cường độ nông nghiệp và kết nối mạng lưới giữa ba hệ thống canh tác (A và B);Phân tích rừng ngẫu nhiên (C) và mối quan hệ giữa cường độ nông nghiệp và sự xâm chiếm của AMF (D)
Công nghệ
Trình tự khuếch đại có độ dài đầy đủ
AKhi “Trình tự thế hệ thứ ba” sắp ra mắt, những hạn chế ở các khu vực mục tiêu và những rắc rối trong quá trình lắp ráp mới đã được khắc phục.Pacific Bioscience (PacBio) đã thành công trong việc mở rộng khả năng đọc trình tự lên hàng chục kilobase, cho phép chúng tôi thu được số đọc đầy đủ của rRNA 16 giây (1.000 bp-1.500 bp) ở vi khuẩn hoặc 18S rRNA (1.500 bp-2.000 bp) và ITS vùng (400 bp-900 bp) ở sinh vật nhân chuẩn.Tầm nhìn mở rộng về lĩnh vực di truyền đã nâng cao đáng kể độ phân giải của chú thích loài và các gen chức năng.Vấn đề được quan tâm lâu nay về độ chính xác cơ bản đã được giải quyết bằng tính năng tự sửa lỗi của PacBio CCS, tạo ra các kết quả đọc HIFI với độ chính xác đọc trên 99%.
Hiệu suất trong chú thích OTU
TTận dụng lợi thế của cả thời gian đọc dài và thông lượng cao, độ chính xác của chú thích có thể tăng lên đáng kể và đạt được độ phân giải “cấp loài” trong nhận dạng vi sinh vật.
Thẩm quyền giải quyết
Banerjee, Samiran và cộng sự.“Tăng cường thâm canh nông nghiệp làm giảm độ phức tạp của mạng lưới vi sinh vật và sự phong phú của các đơn vị phân loại chủ chốt trong rễ.”Tạp chí ISME (2019).
Công nghệ và điểm nổi bật nhằm mục đích chia sẻ ứng dụng thành công gần đây nhất của các công nghệ giải trình tự thông lượng cao khác nhau trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau cũng như những ý tưởng tuyệt vời trong thiết kế thử nghiệm và khai thác dữ liệu.
Thời gian đăng: Jan-08-2022