Teadlased kasutasid uut suure läbilaskevõimega stabiilse isotoopide sondeerimise (HT-SIP) torujuhet ja metagenoomikat, et saada esimene pilk kasulikku taime sümbionti, arbuskulaarseid mükoriisaseeneid (AMF) ümbritsevale aktiivsele mikrobioomile. Krediit: Lawrence Livermore'i riiklik labor
Looduslike mikroobide identiteedi seostamine nende füsioloogiliste tunnuste ja keskkonnafunktsioonidega on keskkonnamikrobioloogide peamine eesmärk. Selle eesmärgi poole püüdlevatest tehnikatest peetakse stabiilset isotoopsondeerimist (SIP) kõige tõhusamaks aktiivsete mikroorganismide uurimiseks looduslikes tingimustes.
Lawrence Livermore'i riikliku labori (LLNL) teadlased on välja töötanud uue tehnika - suure läbilaskevõimega SIP -, mis automatiseerib stabiilse isotoopide sondeerimise protsessi mitu etappi, võimaldades uurida mikroorganismide mikroobset aktiivsust realistlikes tingimustes, ilma et oleks vaja laboratoorset kultiveerimist.
SIP-is tuvastatakse aktiivsed mikroobid stabiilsete isotoopide lisamise teel nende biomassi. See on üks võimsamaid meetodeid mikroobiökoloogias, kuna suudab tuvastada aktiivseid mikroobe ja nende füsioloogilisi tunnuseid (substraadi kasutamine, raku biokeemia, ainevahetus, kasv, suremus) keerukates kooslustes looduslikes tingimustes.
Tavaliselt nõuab SIP-meetod märkimisväärset praktilist tööd ja võimaldab võtta vaid väikest arvu proove. Kuid uus LLNL-tehnika nõuab käsitsi SIP-ga võrreldes ühe kuuendiku praktilist tööd ja võimaldab korraga töödelda 16 proovi.
"Meie poolautomaatne lähenemine vähendab operaatori tööaega ja parandab reprodutseeritavust, suunates SIP-i kõige töömahukamad etapid," ütles LLNL-i teadlane Erin Nuccio ja ajakirjas Microbiome ilmunud artikli juhtiv autor. "Oleme nüüd kasutanud seda lähenemisviisi enam kui tuhande proovi töötlemiseks, sealhulgas mõned väga väheuuritud mulla mikroelupaikadest."
Üheks selliseks mikroelupaigaks on mükoriisa kudesid vahetult ümbritsev pinnas – seenetüüp, mis moodustab sümbiootilised suhted 72% kõigist maismaataimedest. Vastutasuks taimse süsiniku eest varustab seen (arbuskulaarsed mükoriisaseened) oma peremehi selliste oluliste ressurssidega nagu lämmastik, fosfor ja vesi.
Selles kontseptsiooni tõendavas uuringus näitasid autorid mükoriisaseente poolt mullas stimuleeritud interaktsioonide "toiduvõrku".
"Me arvame, et see on peamine viis, kuidas taimne süsinik pinnasesse laialdaselt jaotub. Pinnas sisaldab planeedi suurimat aktiivselt ringleva orgaanilise süsiniku kogumit, ”ütles kaaskorrespondentautor Jennifer Pett-Ridge, kes on LLNL projekti juht ja energeetikaosakonna teadusbüroo "Mikroobid püsivad" pinnase mikrobioomi teaduse fookusala juhataja. . "Sekveneerisime väikese koguse DNA-d, määrasime aktiivsed organismid ja seejärel rekonstrueerisime nende genoomid ja võimalikud interaktsioonid."
Teiste LLNL-i autorite hulka kuuluvad Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, samuti Lawrence Berkeley riikliku labori, DOE ühise genoomiinstituudi ja California ülikooli Berkeley teadlased.