Дослідники використали новий високопродуктивний конвеєр стабільного ізотопного зондування (HT-SIP) і метагеноміку, щоб отримати перший погляд на активний мікробіом, що оточує корисний рослинний симбіонт, арбускулярні мікоризні гриби (AMF). Авторство: Ліверморська національна лабораторія імені Лоуренса
Пов’язати ідентичність диких мікробів з їхніми фізіологічними властивостями та функціями навколишнього середовища є ключовою метою мікробіологів-екологів. З методів, які прагнуть досягти цієї мети, дослідження стабільних ізотопів (SIP) вважається найефективнішим для вивчення активних мікроорганізмів у природних умовах.
Вчені Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса (LLNL) розробили нову техніку — високопродуктивну SIP, — яка автоматизує кілька кроків у процесі зондування стабільних ізотопів, дозволяючи досліджувати мікробну активність мікроорганізмів у реалістичних умовах без необхідності лабораторного культивування.
У SIP активні мікроби ідентифікуються шляхом включення стабільних ізотопів у їхню біомасу. Це один із найпотужніших методів у мікробній екології, оскільки він може ідентифікувати активні мікроби та їхні фізіологічні ознаки (використання субстрату, клітинну біохімію, метаболізм, ріст, смертність) у складних спільнотах у природних умовах.
Як правило, метод SIP вимагає значної праці та дозволяє лише невелику кількість зразків. Але нова техніка LLNL вимагає в одну шосту кількість ручної праці порівняно з ручним SIP і дозволяє обробляти 16 зразків одночасно.
«Наш напівавтоматичний підхід скорочує час роботи оператора та покращує відтворюваність, націлюючись на найбільш трудомісткі етапи SIP», — сказала науковець LLNL Ерін Нучіо та провідний автор статті, опублікованої в журналі Microbiome. «Тепер ми використали цей підхід для обробки понад тисячі зразків, у тому числі деяких із дуже маловивчених ґрунтових мікроосел».
Одним із таких мікросередовища є ґрунт, який безпосередньо оточує тканини мікориз — типу грибів, які формують симбіотичні стосунки з 72% усіх наземних рослин. В обмін на рослинний вуглець гриб (арбускулярні мікоризні гриби) постачає своїх господарів такими необхідними ресурсами, як азот, фосфор і вода.
У цьому дослідженні підтвердження концепції автори продемонстрували «харчову мережу» взаємодій, стимульованих мікоризними грибами в ґрунті.
«Ми вважаємо, що це основний шлях до того, як рослинний вуглець широко розподіляється в ґрунті. У ґрунті міститься найбільший пул органічного вуглецю, який активно циркулює на планеті», – сказала автор-кореспондент Дженніфер Петт-Рідж, яка є керівником проекту LLNL і головою наукового відділу «Мікроби зберігаються» Мікробіома ґрунту Департаменту енергетики. . «Ми секвенували невелику кількість ДНК, визначили активні організми, а потім реконструювали їхні геноми та потенційні взаємодії».
Серед інших авторів LLNL – Стівен Блажевич, Марісса Лафлер, Ешлі Кемпбелл, Джеффрі Кімбрел, Джессіка Воллард, Рейчел Гестрін, а також дослідники з Національної лабораторії Лоуренса Берклі, Об’єднаного інституту геному DOE та Каліфорнійського університету в Берклі.