محققان از خط لوله جدید کاوشگر ایزوتوپی پایدار (HT-SIP) و متاژنومیک برای اولین نگاه به میکروبیوم فعال اطراف یک همزیست گیاهی مفید، قارچهای میکوریزی آربوسکولار (AMF) استفاده کردند. اعتبار: آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور
پیوند هویت میکروبهای وحشی با ویژگیهای فیزیولوژیکی و عملکردهای محیطی آنها یک هدف کلیدی برای میکروبیولوژیستهای محیطی است. از تکنیکهایی که برای این هدف تلاش میکنند، کاوشگر ایزوتوپ پایدار - SIP - موثرترین روش برای مطالعه میکروارگانیسمهای فعال در محیطهای طبیعی در نظر گرفته میشود.
دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) یک تکنیک جدید - SIP با توان عملیاتی بالا - ایجاد کردهاند که چندین مرحله را در فرآیند کاوش ایزوتوپ پایدار خودکار میکند و امکان بررسی فعالیت میکروبی میکروارگانیسمها را در شرایط واقعی و بدون نیاز به کشت آزمایشگاهی فراهم میکند.
در SIP، میکروبهای فعال از طریق ادغام ایزوتوپهای پایدار در زیست تودهشان شناسایی میشوند. این یکی از قوی ترین روش ها در اکولوژی میکروبی است زیرا می تواند میکروب های فعال و ویژگی های فیزیولوژیکی آنها (استفاده از بستر، بیوشیمی سلولی، متابولیسم، رشد، مرگ و میر) را در جوامع پیچیده تحت شرایط بومی شناسایی کند.
به طور معمول، روش SIP به کار عملی قابل توجهی نیاز دارد و فقط تعداد کمی از نمونه ها را امکان پذیر می کند. اما تکنیک جدید LLNL در مقایسه با SIP دستی به یک ششم کار عملی نیاز دارد و امکان پردازش همزمان 16 نمونه را فراهم می کند.
Erin Nuccio، دانشمند LLNL و نویسنده اصلی مقاله ای که در مجله Microbiome منتشر شده است، گفت: «رویکرد نیمه خودکار ما زمان اپراتور را کاهش می دهد و تکرارپذیری را با هدف قرار دادن سخت ترین مراحل SIP بهبود می بخشد. ما اکنون از این رویکرد برای پردازش بیش از هزار نمونه استفاده کردهایم، از جمله برخی از میکروسکوپیتهای خاکی که بسیار مورد مطالعه قرار نگرفتهاند.»
یکی از این میکروسکوپها، خاکی است که بلافاصله بافتهای میکوریزا را احاطه کرده است - نوعی قارچ که با 72 درصد از گیاهان زمینی روابط همزیستی برقرار میکند. قارچ (قارچ میکوریز آربوسکولار) در ازای کربن گیاهی، منابع ضروری مانند نیتروژن، فسفر و آب را برای میزبان خود تامین می کند.
در این مطالعه مفهومی اثباتکننده، نویسندگان "شبکه غذایی" از فعل و انفعالات تحریک شده توسط قارچهای میکوریز در خاک را نشان دادند.
ما فکر می کنیم که این یک مسیر اصلی برای چگونگی توزیع گسترده کربن گیاهی در خاک است. جنیفر پت ریج، نویسنده همکار، که سرپرست پروژه LLNL و رئیس دفتر علوم وزارت انرژی وزارت انرژی است، میگوید: «میکروبها پایدار میمانند» منطقه کانونی علمی میکروبیوم خاک. . ما مقدار کمی از DNA را توالی یابی کردیم، موجودات فعال را تعیین کردیم و سپس ژنوم و برهمکنش های بالقوه آنها را بازسازی کردیم.
سایر نویسندگان LLNL عبارتند از استیون بلازویچ، ماریسا لافلر، اشلی کمپبل، جفری کیمبرل، جسیکا ولارد، ریچل هسترین و همچنین محققانی از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، موسسه ژنوم مشترک DOE و دانشگاه کالیفرنیا، برکلی.