Tyrėjai naudojo naują didelio našumo stabilių izotopų zondavimo (HT-SIP) vamzdyną ir metagenomiką, kad pirmą kartą pažvelgtų į aktyvų mikrobiomą, supantį naudingų augalų simbiontą, arbuskulinius mikorizinius grybus (AMF). Kreditas: Lawrence'o Livermore'o nacionalinė laboratorija
Pagrindinis aplinkos mikrobiologų tikslas yra susieti laukinių mikrobų tapatybę su jų fiziologinėmis savybėmis ir aplinkos funkcijomis. Iš metodų, kuriais siekiama šio tikslo, stabilus izotopų zondavimas (SIP) laikomas veiksmingiausiu tiriant aktyvius mikroorganizmus natūralioje aplinkoje.
Lawrence'o Livermore'o nacionalinės laboratorijos (LLNL) mokslininkai sukūrė naują techniką – didelio našumo SIP, kuri automatizuoja kelis stabilaus izotopų zondavimo proceso etapus, leidžiančius tirti mikroorganizmų mikrobinį aktyvumą tikroviškomis sąlygomis, nereikalaujant laboratorinio kultivavimo.
SIP aktyvūs mikrobai identifikuojami įtraukiant į jų biomasę stabilius izotopus. Tai vienas iš galingiausių metodų mikrobų ekologijoje, nes gali identifikuoti aktyvius mikrobus ir jų fiziologines savybes (substrato naudojimą, ląstelių biochemiją, metabolizmą, augimą, mirtingumą) sudėtingose bendruomenėse vietinėmis sąlygomis.
Paprastai SIP metodas reikalauja daug praktinio darbo ir leidžia paimti tik nedidelį skaičių mėginių. Tačiau naujoji LLNL technika reikalauja šeštadalio praktinio darbo, palyginti su rankiniu SIP, ir leidžia vienu metu apdoroti 16 mėginių.
„Mūsų pusiau automatinis metodas sumažina operatoriaus laiką ir pagerina atkuriamumą, nukreipdamas į daugiausiai darbo reikalaujančius SIP etapus“, - sakė LLNL mokslininkė Erin Nuccio ir žurnale „Microbiome“ publikuojamo straipsnio pagrindinė autorė. „Dabar mes naudojome šį metodą, kad apdorotume daugiau nei tūkstantį mėginių, įskaitant kai kuriuos iš labai neištirtų dirvožemio mikrobuveinių.
Viena iš tokių mikrobuveinių yra dirva, iš karto supanti mikorizės – grybų rūšies, kuri sudaro simbiotinius ryšius su 72 % visų sausumos augalų – audinius. Mainais už augalų anglį grybelis (arbuskuliniai mikoriziniai grybai) aprūpina savo šeimininkus tokiais esminiais ištekliais kaip azotas, fosforas ir vanduo.
Šiame koncepcijos įrodymo tyrime autoriai parodė mikorizinių grybų dirvožemyje stimuliuojamų sąveikų „maisto tinklą“.
„Manome, kad tai yra pagrindinis būdas, kaip augalų anglis plačiai paskirstoma dirvožemyje. Dirvožemyje yra didžiausias planetoje aktyviai cirkuliuojančios organinės anglies baseinas“, – sakė bendraautorė Jennifer Pett-Ridge, kuri yra LLNL projekto vadovė ir Energetikos departamento Mokslo biuro „Mikrobai išlieka“ Dirvožemio mikrobiomų mokslinio fokusavimo srities vadovė. . "Mes sekvenavome nedidelį DNR kiekį, nustatėme aktyvius organizmus ir tada atkūrėme jų genomus ir galimas sąveikas."
Kiti LLNL autoriai yra Stevenas Blazewiczius, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, taip pat mokslininkai iš Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos, DOE Jungtinio genomo instituto ir Kalifornijos universiteto Berklyje.