Изследователите са използвали новия тръбопровод за високопроизводително стабилно изотопно сондиране (HT-SIP) и метагеномика, за да видят за първи път активния микробиом, заобикалящ полезен растителен симбионт, арбускуларни микоризни гъби (AMF). Кредит: Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор
Свързването на идентичността на дивите микроби с техните физиологични черти и функции в околната среда е ключова цел за екологичните микробиолози. От техниките, които се стремят към тази цел, Stable Isotope Probing—SIP—се счита за най-ефективната за изучаване на активни микроорганизми в естествени условия.
Учените от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор (LLNL) са разработили нова техника - SIP с висока пропускателна способност - която автоматизира няколко стъпки в процеса на сондиране на стабилни изотопи, позволявайки изследвания на микробната активност на микроорганизми при реалистични условия, без необходимост от лабораторно култивиране.
В SIP активните микроби се идентифицират чрез включване на стабилни изотопи в тяхната биомаса. Той е сред най-мощните методи в микробната екология, тъй като може да идентифицира активни микроби и техните физиологични характеристики (използване на субстрат, клетъчна биохимия, метаболизъм, растеж, смъртност) в сложни общности при естествени условия.
Обикновено методът SIP изисква значителна практическа работа и позволява само малък брой проби. Но новата техника LLNL изисква една шеста от количеството практически труд в сравнение с ръчния SIP и позволява 16 проби да бъдат обработени едновременно.
„Нашият полуавтоматизиран подход намалява времето на оператора и подобрява възпроизводимостта чрез насочване към най-трудоемките стъпки на SIP“, каза учен от LLNL Ерин Нучио и водещ автор на статия, публикувана в списанието Microbiome. „Сега сме използвали този подход, за да обработим над хиляда проби, включително някои от много слабо проучени почвени микрообитания.“
Едно такова микрообитание е почвата, непосредствено заобикаляща тъканите на микоризите - вид гъбички, които образуват симбиотични връзки със 72% от всички сухоземни растения. В замяна на растителен въглерод, гъбата (арбускуларна микоризна гъбичка) доставя на своите гостоприемници основни ресурси като азот, фосфор и вода.
В това доказателство за концептуално изследване авторите показаха „хранителната мрежа“ на взаимодействията, стимулирани от микоризните гъбички в почвата.
„Смятаме, че това е основен път за това как растителният въглерод се разпределя широко в почвата. Почвата съдържа най-големия резервоар от активно цикличен органичен въглерод на планетата“, каза кореспондентът Дженифър Пет-Ридж, която е ръководител на проекта LLNL и ръководител на Научния офис на Министерството на енергетиката „Микробите продължават“ Научна фокусна област на почвения микробиом . „Ние секвенирахме малко количество ДНК, определихме активните организми и след това реконструирахме техните геноми и потенциални взаимодействия.“
Други автори на LLNL включват Стивън Блазевич, Мариса Лафлър, Ашли Кембъл, Джефри Кимбрел, Джесика Уолард, Рейчъл Хестрин, както и изследователи от Националната лаборатория на Лорънс Бъркли, Съвместния геномен институт на DOE и Калифорнийския университет в Бъркли.