A kutatók az új, nagy áteresztőképességű stabil izotópos szondázási (HT-SIP) csővezetéket és a metagenomikát használták, hogy első pillantást vethessenek a jótékony növényi szimbiontákat, az arbuscularis mikorrhiza gombákat (AMF) körülvevő aktív mikrobiomra. Köszönet: Lawrence Livermore National Laboratory
A vadon élő mikrobák identitásának összekapcsolása fiziológiai tulajdonságaikkal és környezeti funkcióikkal a környezeti mikrobiológusok kulcsfontosságú célja. Az erre a célra törekvő technikák közül a stabil izotópos szondázást (SIP) tartják a leghatékonyabbnak az aktív mikroorganizmusok természetes környezetben történő tanulmányozására.
A Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) tudósai kifejlesztettek egy új technikát – a nagy áteresztőképességű SIP-et –, amely automatizálja a stabil izotóp-szondázás folyamatának több lépését, lehetővé téve a mikroorganizmusok mikrobiális aktivitásának reális körülmények közötti vizsgálatát, laboratóriumi tenyésztés szükségessége nélkül.
A SIP-ben az aktív mikrobákat a stabil izotópok biomasszájába való beépítésével azonosítják. A mikrobiális ökológia egyik legerősebb módszere, mivel natív körülmények között képes azonosítani az aktív mikrobákat és fiziológiai tulajdonságaikat (szubsztráthasználat, sejtbiokémia, anyagcsere, növekedés, mortalitás).
A SIP-módszer általában jelentős gyakorlati munkát igényel, és csak kis számú mintát tesz lehetővé. Az új LLNL-technika azonban a kézi SIP-hez képest egyhatodnyi gyakorlati munkát igényel, és 16 minta egyidejű feldolgozását teszi lehetővé.
„Félautomata megközelítésünk csökkenti a kezelői időt és javítja a reprodukálhatóságot azáltal, hogy a SIP legmunkaigényesebb lépéseit célozza meg” – mondta Erin Nuccio, az LLNL tudósa, a Microbiome folyóiratban megjelent cikk vezető szerzője. "Most több mint ezer minta feldolgozására alkalmaztuk ezt a megközelítést, köztük néhányat, amelyek nagyon kevéssé vizsgált talajmikroélőhelyekről származnak."
Az egyik ilyen mikroélőhely a mikorrhizák szöveteit közvetlenül körülvevő talaj – egy olyan gombafajta, amely az összes szárazföldi növény 72%-ával szimbiotikus kapcsolatot alakít ki. A növényi szénért cserébe a gomba (arbuszkuláris mikorrhiza gombák) olyan alapvető erőforrásokkal látja el gazdáit, mint a nitrogén, a foszfor és a víz.
Ebben a bizonyítási koncepcióban a szerzők a mikorrhiza gombák által a talajban stimulált kölcsönhatások „élelmiszerhálóját” mutatták be.
„Úgy gondoljuk, hogy ez az egyik fő útja annak, hogy a növényi szén hogyan kerül széles körben a talajba. A talajban található a bolygó legnagyobb aktívan körforgó szerves szénkészlete” – mondta Jennifer Pett-Ridge társ-levelező szerző, az LLNL projekt vezetője és az Energiaügyi Minisztérium Tudományos Hivatalának „Microbes Persist” Talajmikrobióma Tudományos Fókuszterületének vezetője. . "Sekvenáltunk egy kis mennyiségű DNS-t, meghatároztuk az aktív szervezeteket, majd rekonstruáltuk genomjukat és lehetséges kölcsönhatásaikat."
Az LLNL további szerzői közé tartozik Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, valamint a Lawrence Berkeley National Laboratory, a DOE Joint Genome Institute és a Kaliforniai Egyetem, Berkeley kutatói.