Istraživači su koristili novi cjevovod za sondiranje stabilnih izotopa visoke propusnosti (HT-SIP) i metagenomiku kako bi dobili prvi pogled na aktivni mikrobiom koji okružuje korisni biljni simbiont, arbuskularne mikorizne gljive (AMF). Zasluge: Lawrence Livermore National Laboratory
Povezivanje identiteta divljih mikroba s njihovim fiziološkim osobinama i ekološkim funkcijama je ključni cilj mikrobiologa okoliša. Od tehnika koje teže ovom cilju, ispitivanje stabilnih izotopa — SIP — smatra se najefikasnijim za proučavanje aktivnih mikroorganizama u prirodnom okruženju.
Naučnici iz Nacionalne laboratorije Lawrence Livermore (LLNL) razvili su novu tehniku - SIP visoke propusnosti - koja automatizira nekoliko koraka u procesu sondiranja stabilnih izotopa, omogućavajući istraživanje mikrobne aktivnosti mikroorganizama u realnim uvjetima, bez potrebe za laboratorijskim uzgojem.
U SIP-u, aktivni mikrobi se identifikuju ugradnjom stabilnih izotopa u njihovu biomasu. To je jedna od najmoćnijih metoda u mikrobnoj ekologiji jer može identificirati aktivne mikrobe i njihove fiziološke osobine (upotreba supstrata, ćelijska biokemija, metabolizam, rast, smrtnost) u složenim zajednicama u prirodnim uvjetima.
Tipično, SIP metoda zahtijeva značajan rad i dozvoljava samo mali broj uzoraka. Ali nova LLNL tehnika zahtijeva jednu šestinu količine praktičnog rada u odnosu na ručni SIP i omogućava simultanu obradu 16 uzoraka.
“Naš poluautomatski pristup smanjuje vrijeme operatera i poboljšava ponovljivost ciljajući na najintenzivnije korake SIP-a,” rekla je LLNL naučnica Erin Nuccio i vodeći autor rada koji se pojavljuje u časopisu Microbiome. “Sada smo koristili ovaj pristup za obradu preko hiljadu uzoraka, uključujući neke iz vrlo nedovoljno proučavanih mikrostaništa tla.”
Jedno takvo mikrostanište je tlo koje neposredno okružuje tkiva mikorize – vrste gljiva koja formira simbiotske odnose sa 72% svih kopnenih biljaka. U zamjenu za biljni ugljik, gljiva (arbuskularne mikorizne gljive) opskrbljuje svoje domaćine bitnim resursima kao što su dušik, fosfor i voda.
U ovoj studiji dokaza o konceptu, autori su pokazali „mrežu hrane“ interakcija stimuliranih mikoriznim gljivama u tlu.
„Mislimo da je ovo glavni put za širenje biljnih ugljenika u tlo. U tlu se nalazi najveća količina aktivnog cikličkog organskog ugljika na planeti,” rekla je korespondentna autorica Jennifer Pett-Ridge, koja je voditeljica projekta LLNL i šefica Odsjeka za energetiku Ureda za nauku „Mikrobi perzistiraju” znanstveno fokusno područje mikrobioma tla. . “Sekvencirali smo sićušnu količinu DNK, odredili aktivne organizme, a zatim rekonstruirali njihove genome i potencijalne interakcije.”
Ostali autori LLNL-a su Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, kao i istraživači iz Nacionalne laboratorije Lawrence Berkeley, Instituta za zajednički genom DOE i Univerziteta Kalifornije, Berkeley.