Raziskovalci so uporabili nov visokozmogljiv cevovod za sondiranje stabilnih izotopov (HT-SIP) in metagenomiko, da bi dobili prvi pogled na aktivni mikrobiom, ki obdaja koristne rastlinske simbionte, arbuskularne mikorizne glive (AMF). Zasluge: Nacionalni laboratorij Lawrence Livermore
Povezovanje identitete divjih mikrobov z njihovimi fiziološkimi lastnostmi in okoljskimi funkcijami je ključni cilj okoljskih mikrobiologov. Med tehnikami, ki si prizadevajo za ta cilj, se za preučevanje aktivnih mikroorganizmov v naravnih okoljih šteje sondiranje s stabilnimi izotopi (SIP).
Znanstveniki Nacionalnega laboratorija Lawrence Livermore (LLNL) so razvili novo tehniko - visoko zmogljiv SIP -, ki avtomatizira več korakov v procesu sondiranja stabilnih izotopov, kar omogoča preiskave mikrobne aktivnosti mikroorganizmov v realnih pogojih, brez potrebe po laboratorijskem gojenju.
V SIP so aktivni mikrobi identificirani z vključitvijo stabilnih izotopov v njihovo biomaso. Je med najmočnejšimi metodami v mikrobni ekologiji, saj lahko identificira aktivne mikrobe in njihove fiziološke lastnosti (uporaba substrata, celična biokemija, metabolizem, rast, umrljivost) v kompleksnih skupnostih v naravnih razmerah.
Običajno metoda SIP zahteva veliko praktičnega dela in omogoča le majhno število vzorcev. Toda nova tehnika LLNL zahteva eno šestino količine praktičnega dela v primerjavi z ročnim SIP in omogoča hkratno obdelavo 16 vzorcev.
»Naš polavtomatski pristop skrajša čas operaterja in izboljša ponovljivost z usmerjanjem na najbolj delovno intenzivne korake SIP,« je povedala znanstvenica LLNL Erin Nuccio in glavna avtorica članka, objavljenega v reviji Microbiome. "Ta pristop smo zdaj uporabili za obdelavo več kot tisoč vzorcev, vključno z nekaterimi iz zelo premalo raziskanih mikrohabitatov tal."
Eden takšnih mikrohabitatov je prst, ki neposredno obdaja tkiva mikoriz – vrste glive, ki tvori simbiotične odnose z 72 % vseh kopenskih rastlin. V zameno za rastlinski ogljik glive (arbuskularne mikorizne glive) oskrbujejo svoje gostitelje z bistvenimi viri, kot so dušik, fosfor in voda.
V tej dokazni študiji koncepta so avtorji pokazali "prehranjevalno mrežo" interakcij, ki jih spodbujajo mikorizne glive v tleh.
"Menimo, da je to glavna pot za to, kako se rastlinski ogljik široko porazdeli v tla. Tla vsebujejo največji bazen aktivno krožečega organskega ogljika na planetu,« je povedala avtorica Jennifer Pett-Ridge, ki je soodpisnica, ki je vodja projekta LLNL in vodja oddelka za znanost Ministrstva za energijo »Microbes Persist« Soil Microbiom Scientific Focus Area . "Sekvencirali smo majhno količino DNK, določili aktivne organizme in nato rekonstruirali njihove genome in potencialne interakcije."
Drugi avtorji LLNL so Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin ter raziskovalci iz nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley, DOE Joint Genome Institute in Univerze Kalifornije v Berkeleyju.