Výskumníci použili nové vysokovýkonné stabilné izotopové sondovanie (HT-SIP) a metagenomiku, aby získali prvý pohľad na aktívny mikrobióm obklopujúci prospešného rastlinného symbionta, arbuskulárnu mykoríznu hubu (AMF). Poďakovanie: Lawrence Livermore National Laboratory
Spojenie identity divokých mikróbov s ich fyziologickými vlastnosťami a environmentálnymi funkciami je kľúčovým cieľom pre environmentálnych mikrobiológov. Z techník, ktoré sa snažia o tento cieľ, sa stabilné izotopové sondovanie - SIP - považuje za najúčinnejšie na štúdium aktívnych mikroorganizmov v prirodzenom prostredí.
Vedci z Národného laboratória Lawrence Livermore (LLNL) vyvinuli novú techniku – vysokovýkonný SIP –, ktorá automatizuje niekoľko krokov v procese stabilného izotopového sondovania, čo umožňuje skúmanie mikrobiálnej aktivity mikroorganizmov za reálnych podmienok bez potreby laboratórnej kultivácie.
V SIP sú aktívne mikróby identifikované inkorporáciou stabilných izotopov do ich biomasy. Je to jedna z najsilnejších metód v mikrobiálnej ekológii, pretože dokáže identifikovať aktívne mikróby a ich fyziologické vlastnosti (použitie substrátu, bunková biochémia, metabolizmus, rast, mortalita) v zložitých komunitách v prirodzených podmienkach.
Metóda SIP zvyčajne vyžaduje značnú praktickú prácu a umožňuje len malý počet vzoriek. Nová technika LLNL však vyžaduje jednu šestinu praktickej práce v porovnaní s manuálnym SIP a umožňuje súčasne spracovať 16 vzoriek.
„Náš poloautomatický prístup skracuje čas operátora a zlepšuje reprodukovateľnosť zameraním sa na kroky SIP, ktoré sú najnáročnejšie na prácu,“ povedala vedkyňa z LLNL Erin Nuccio a hlavná autorka článku uverejneného v časopise Microbiome. "Tento prístup sme teraz použili na spracovanie viac ako tisíc vzoriek, vrátane niektorých z veľmi nedostatočne preštudovaných pôdnych mikrobiotopov."
Jedným z takýchto mikrobiotopov je pôda, ktorá bezprostredne obklopuje tkanivá mykoríz – typu húb, ktoré tvoria symbiotické vzťahy so 72 % všetkých suchozemských rastlín. Výmenou za rastlinný uhlík huba (arbuskulárne mykorízne huby) zásobuje svojich hostiteľov nevyhnutnými zdrojmi, akými sú dusík, fosfor a voda.
V tejto koncepčnej štúdii autori ukázali „potravinovú sieť“ interakcií stimulovaných mykoríznymi hubami v pôde.
„Myslíme si, že toto je hlavná cesta, ako sa rastlinný uhlík široko distribuuje do pôdy. Pôda obsahuje najväčšiu zásobu aktívneho cyklického organického uhlíka na planéte,“ povedala spolukorešpondentka Jennifer Pett-Ridge, ktorá je vedúcou projektu LLNL a vedúcou Vedeckého vedeckého úradu ministerstva energetiky „Microbes Persist“ Soil Microbiome Scientific Focus Area. . "Sekvenovali sme malé množstvo DNA, určili aktívne organizmy a potom zrekonštruovali ich genómy a potenciálne interakcie."
Medzi ďalších autorov LLNL patria Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, ako aj výskumníci z Lawrence Berkeley National Laboratory, DOE Joint Genome Institute a University of California, Berkeley.