Die navorsers het die nuwe hoë-deurset stabiele isotoop peiling (HT-SIP) pyplyn en metagenomika gebruik om die eerste blik te kry op die aktiewe mikrobioom rondom 'n voordelige plant simbiont, arbuskulêre mikorisale swamme (AMF). Krediet: Lawrence Livermore Nasionale Laboratorium
Die koppeling van die identiteit van wilde mikrobes met hul fisiologiese eienskappe en omgewingsfunksies is 'n sleuteldoelwit vir omgewingsmikrobioloë. Van die tegnieke wat na hierdie doel streef, word Stable Isotope Probing—SIP—beskou as die doeltreffendste vir die bestudering van aktiewe mikroörganismes in natuurlike omgewings.
Wetenskaplikes van Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) het 'n nuwe tegniek ontwikkel - hoë deurset SIP - wat verskeie stappe in die proses van stabiele isotoopondersoek outomatiseer, wat ondersoeke van mikrobiese aktiwiteit van mikroörganismes onder realistiese toestande moontlik maak, sonder die behoefte aan laboratoriumkweek.
In SIP word aktiewe mikrobes geïdentifiseer deur die inkorporering van stabiele isotope in hul biomassa. Dit is een van die kragtigste metodes in mikrobiese ekologie aangesien dit aktiewe mikrobes en hul fisiologiese eienskappe (substraatgebruik, sellulêre biochemie, metabolisme, groei, mortaliteit) in komplekse gemeenskappe onder inheemse toestande kan identifiseer.
Tipies vereis die SIP-metode aansienlike praktiese arbeid en laat slegs 'n klein aantal monsters toe. Maar die nuwe LLNL-tegniek vereis een sesde van die hoeveelheid praktiese arbeid in vergelyking met die handmatige SIP en laat toe dat 16 monsters gelyktydig verwerk word.
"Ons semi-outomatiese benadering verminder operateurstyd en verbeter reproduceerbaarheid deur die mees arbeidsintensiewe stappe van SIP te rig," sê LLNL-wetenskaplike Erin Nuccio, en hoofskrywer van 'n artikel wat in die joernaal Microbiome verskyn. "Ons het nou hierdie benadering gebruik om meer as duisend monsters te verwerk, insluitend sommige van baie onderbestudeerde grondmikrohabitatte."
Een so 'n mikrohabitat is die grond wat die weefsels van mikorisae onmiddellik omring—'n tipe swamme wat simbiotiese verwantskappe met 72% van alle landplante vorm. In ruil vir plantkoolstof voorsien die swam (arbuskulêre mikorisa-swamme) sy gashere van noodsaaklike hulpbronne soos stikstof, fosfor en water.
In hierdie bewys-van-konsepstudie het die skrywers die "voedselweb" van interaksies wat deur mikorisa-swamme in grond gestimuleer word, gewys.
"Ons dink dit is 'n belangrike roete vir hoe plantkoolstof wyd in die grond versprei word. Grond hou die grootste poel van aktief fietsryende organiese koolstof op die planeet,” sê mede-ooreenstemmende skrywer Jennifer Pett-Ridge, wat die LLNL-projekleier en hoof is van die Departement van Energie se Kantoor van Wetenskap “Mikrobes bly voortduur” Grondmikrobiome Wetenskaplike Fokusarea. . "Ons het 'n klein hoeveelheid DNS gerangskik, die aktiewe organismes bepaal en dan hul genome en potensiële interaksies herkonstrueer."
Ander LLNL-outeurs sluit in Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin asook navorsers van Lawrence Berkeley National Laboratory, die DOE Joint Genome Institute en die Universiteit van Kalifornië, Berkeley.