Naukowcy wykorzystali nowy, wysokoprzepustowy rurociąg do sondowania stabilnych izotopów (HT-SIP) i metagenomikę, aby po raz pierwszy przyjrzeć się aktywnemu mikrobiomowi otaczającemu pożyteczny symbiont roślinny, arbuskularne grzyby mikoryzowe (AMF). Źródło: Narodowe Laboratorium Lawrence'a Livermore'a
Kluczowym celem dla mikrobiologów środowiskowych jest powiązanie tożsamości dzikich drobnoustrojów z ich cechami fizjologicznymi i funkcjami środowiskowymi. Spośród technik, które dążą do tego celu, badanie stabilnych izotopów — SIP — jest uważane za najskuteczniejsze do badania aktywnych mikroorganizmów w warunkach naturalnych.
Naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) opracowali nową technikę — wysokoprzepustowy SIP — która automatyzuje kilka etapów procesu sondowania stabilnych izotopów, umożliwiając badanie aktywności mikroorganizmów w realistycznych warunkach, bez potrzeby hodowli w laboratorium.
W SIP aktywne drobnoustroje są identyfikowane poprzez włączenie stabilnych izotopów do ich biomasy. Jest to jedna z najpotężniejszych metod w ekologii drobnoustrojów, ponieważ może identyfikować aktywne drobnoustroje i ich cechy fizjologiczne (wykorzystanie substratu, biochemia komórkowa, metabolizm, wzrost, śmiertelność) w złożonych społecznościach w rodzimych warunkach.
Zazwyczaj metoda SIP wymaga znacznych nakładów pracy i pozwala na pobranie tylko niewielkiej liczby próbek. Ale nowa technika LLNL wymaga jednej szóstej ilości pracy ręcznej w porównaniu z ręcznym SIP i umożliwia jednoczesne przetwarzanie 16 próbek.
„Nasze półautomatyczne podejście skraca czas pracy operatora i poprawia odtwarzalność poprzez skupienie się na najbardziej pracochłonnych etapach SIP” — powiedziała Erin Nuccio, naukowiec z LLNL i główny autor artykułu opublikowanego w czasopiśmie Microbiome. „Zastosowaliśmy to podejście do przetworzenia ponad tysiąca próbek, w tym niektórych z bardzo niedostatecznie zbadanych mikrosiedlisk glebowych”.
Jednym z takich mikrosiedlisk jest gleba bezpośrednio otaczająca tkanki mikoryzy — rodzaju grzybów, które tworzą symbiotyczne związki z 72% wszystkich roślin lądowych. W zamian za węgiel roślinny, grzyb (grzyby mikoryzowe arbuskularne) dostarcza swoim żywicielom niezbędnych zasobów, takich jak azot, fosfor i woda.
W tym badaniu potwierdzającym słuszność koncepcji autorzy pokazali „sieć pokarmową” interakcji stymulowanych przez grzyby mikoryzowe w glebie.
„Uważamy, że jest to główna droga dystrybucji węgla roślinnego do gleby. Gleba zawiera największą pulę aktywnie krążącego węgla organicznego na planecie ”- powiedziała współautorka korespondencji Jennifer Pett-Ridge, która jest kierownikiem projektu LLNL i szefem Biura Naukowego Departamentu Energii „Mikroby utrzymują się” Obszar zainteresowania naukowego mikrobiomu gleby . „Zsekwencjonowaliśmy niewielką ilość DNA, określiliśmy aktywne organizmy, a następnie zrekonstruowaliśmy ich genomy i potencjalne interakcje”.
Inni autorzy LLNL to Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, a także naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory, DOE Joint Genome Institute i University of California, Berkeley.