新方法揭示了对土壤微生物相互作用的更好理解

新方法揭示了对土壤微生物相互作用的更好理解

研究人员使用新的高通量稳定同位素探测(HT-SIP)管道和宏基因组学首次观察了有益植物共生体——丛枝菌根真菌(AMF)周围的活性微生物群。来源:劳伦斯利弗莫尔国家实验室

将野生微生物的鉴定与其生理特性和环境功能联系起来是环境微生物学家的一个主要目标。在为实现这一目标而努力的技术中，稳定同位素探测(sip)被认为是研究自然环境中活性微生物最有效的技术。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们开发了一种新技术-高通量sip -自动化稳定同位素探测过程中的几个步骤，允许在现实条件下调查微生物的微生物活性，而不需要实验室培养。

在SIP中，活性微生物是通过将稳定同位素掺入其生物量中来识别的。它是微生物生态学中最强大的方法之一，因为它可以在原生条件下识别复杂群落中的活性微生物及其生理特征(底物利用、细胞生物化学、代谢、生长、死亡率)。

通常，SIP方法需要大量的手工操作，并且只允许少量的样本。但是，与手工SIP相比，新的LLNL技术需要六分之一的手工劳动，并且允许同时处理16个样品。

LLNL科学家Erin Nuccio说:“我们的半自动方法通过针对SIP中最劳动密集的步骤，减少了操作人员的时间，提高了可重复性。”她是发表在《微生物组》杂志上的一篇论文的主要作者。“我们现在已经使用这种方法处理了1000多个样本，其中包括一些来自非常未研究的土壤微生境的样本。”

其中一种微生境是菌根组织周围的土壤，菌根是一种真菌，与72%的陆地植物形成共生关系。作为对植物碳的交换，真菌(丛枝菌根真菌)为其宿主提供必要的资源，如氮、磷和水。

在这项概念验证研究中，作者展示了土壤中菌根真菌刺激相互作用的“食物网”。

“我们认为这是植物碳广泛分布到土壤中的主要途径。土壤拥有地球上最大的积极循环有机碳池，”共同通讯作者珍妮弗·佩特-里奇说，她是LLNL项目负责人，也是能源部科学办公室“微生物持续存在”土壤微生物科学重点领域的负责人。“我们测序了少量的DNA，确定了活跃的生物体，然后重建了它们的基因组和潜在的相互作用。”

其他LLNL的作者包括Steven Blazewicz、Marissa Lafler、Ashley Campbell、Jeffrey Kimbrel、Jessica Wollard、Rachel Hestrin以及来自劳伦斯伯克利国家实验室、美国能源部联合基因组研究所和加州大学伯克利分校的研究人员。

更多信息:Erin E. Nuccio等，HT-SIP:半自动化稳定同位素探测管道识别丛枝菌根真菌下层的跨王国相互作用，微生物组(2022)。DOI: 10.1186 / s40168 - 022 - 01391 - z