Tutkijat käyttivät uutta korkean suorituskyvyn stabiilia isotooppiluetta (HT-SIP) -putkistoa ja metagenomiikkaa saadakseen ensimmäisen katsauksen hyödyllistä kasvisymbionttia, arbuscular mycorrhizal sieniä (AMF) ympäröivään aktiiviseen mikrobiomiin. Luotto: Lawrence Livermore National Laboratory
Villimikrobien identiteetin yhdistäminen niiden fysiologisiin ominaisuuksiin ja ympäristötoimintoihin on ympäristömikrobiologien keskeinen tavoite. Tähän tavoitteeseen pyrkivistä tekniikoista Stable Isotope Probing -SIP:tä pidetään tehokkaimpana aktiivisten mikro-organismien tutkimisessa luonnollisissa olosuhteissa.
Lawrence Livermore National Laboratoryn (LLNL) tutkijat ovat kehittäneet uuden tekniikan – korkean suorituskyvyn SIP:n – joka automatisoi useita vaiheita stabiilien isotooppien koetusprosessissa ja mahdollistaa mikro-organismien mikrobitoiminnan tutkimisen realistisissa olosuhteissa ilman laboratorioviljelyn tarvetta.
SIP:ssä aktiiviset mikrobit tunnistetaan sisällyttämällä stabiileja isotooppeja niiden biomassaan. Se on yksi tehokkaimmista mikrobiekologian menetelmistä, koska sillä voidaan tunnistaa aktiiviset mikrobit ja niiden fysiologiset ominaisuudet (substraatin käyttö, solujen biokemia, aineenvaihdunta, kasvu, kuolleisuus) monimutkaisissa yhteisöissä luonnollisissa olosuhteissa.
Tyypillisesti SIP-menetelmä vaatii huomattavaa käytännön työtä ja sallii vain pienen määrän näytteitä. Mutta uusi LLNL-tekniikka vaatii kuudesosan käytännön työmäärästä verrattuna manuaaliseen SIP:hen ja mahdollistaa 16 näytteen käsittelyn samanaikaisesti.
"Puoliautomaattinen lähestymistapamme vähentää käyttäjän aikaa ja parantaa toistettavuutta kohdistamalla SIP:n työvoimavaltaisimpiin vaiheisiin", sanoi LLNL-tutkija Erin Nuccio ja johtava kirjoittaja Microbiome-lehdessä. "Olemme nyt käyttäneet tätä lähestymistapaa yli tuhannen näytteen käsittelyyn, joista osa on peräisin hyvin alitutkituista maaperän mikroelinympäristöistä."
Yksi tällainen mikroelinympäristö on mykorritsan kudoksia välittömästi ympäröivä maaperä – sienityyppi, joka muodostaa symbioottisia suhteita 72 prosentin maan kasveista. Vastineeksi kasvien hiilestä sieni (arbuskulaariset mykorritsasienet) toimittaa isäntilleen välttämättömiä resursseja, kuten typpeä, fosforia ja vettä.
Tässä proof-of-konseptitutkimuksessa kirjoittajat osoittivat mykorritsasienten stimuloimien vuorovaikutusten "ruokaverkkoa" maaperässä.
"Mielestämme tämä on tärkeä reitti siihen, kuinka kasvihiili leviää laajasti maaperään. Maaperässä on planeetan suurin aktiivisesti pyöräilevän orgaanisen hiilen allas", sanoi vastaava kirjailija Jennifer Pett-Ridge, joka on LLNL-projektin johtaja ja Energialaitoksen tiedetoimiston "Mikrobitit säilyvät" maaperän mikrobiomin tieteellisen painopistealueen johtaja. . "Sekvensoimme pienen määrän DNA:ta, määritimme aktiiviset organismit ja sitten rekonstruoimme niiden genomit ja mahdolliset vuorovaikutukset."
Muita LLNL-kirjoittajia ovat Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin sekä tutkijat Lawrence Berkeley National Laboratorysta, DOE Joint Genome Institutesta ja Kalifornian yliopistosta Berkeleystä.