Зерттеушілер пайдалы өсімдік симбионы, арбускулярлы микоризальды саңырауқұлақтар (AMF) айналасындағы белсенді микробиоманы бірінші рет көру үшін жаңа жоғары өнімді тұрақты изотопты зондтау (HT-SIP) құбырын және метагеномиканы пайдаланды. Кредит: Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасы
Жабайы микробтардың жеке басын олардың физиологиялық белгілерімен және қоршаған орта функцияларымен байланыстыру қоршаған ортаны қорғау микробиологтарының басты мақсаты болып табылады. Осы мақсатқа ұмтылатын әдістердің ішінде тұрақты изотопты зондтау — SIP — табиғи ортада белсенді микроорганизмдерді зерттеу үшін ең тиімді болып саналады.
Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасының (LLNL) ғалымдары тұрақты изотопты зондтау процесіндегі бірнеше қадамдарды автоматтандыратын, зертханалық өсіруді қажет етпей-ақ нақты жағдайларда микроорганизмдердің микробтық белсенділігін зерттеуге мүмкіндік беретін жаңа әдістемені — жоғары өнімді SIP әзірледі.
SIP-те белсенді микробтар олардың биомассасына тұрақты изотоптарды енгізу арқылы анықталады. Бұл микробтық экологиядағы ең күшті әдістердің бірі, өйткені ол жергілікті жағдайларда күрделі қауымдастықтардағы белсенді микробтарды және олардың физиологиялық белгілерін (субстратты қолдану, жасушалық биохимия, зат алмасу, өсу, өлім) анықтай алады.
Әдетте, SIP әдісі айтарлықтай тәжірибелік жұмысты қажет етеді және үлгілердің аз ғана санын алуға мүмкіндік береді. Бірақ жаңа LLNL техникасы қолмен орындалатын SIP-мен салыстырғанда практикалық жұмыс көлемінің алтыдан бірін қажет етеді және 16 үлгіні бір уақытта өңдеуге мүмкіндік береді.
«Біздің жартылай автоматтандырылған тәсіл SIP-тің ең көп еңбекті қажет ететін қадамдарына бағыттау арқылы оператор уақытын қысқартады және қайталануды жақсартады», - деді LLNL ғалымы Эрин Нуччо, Microbiome журналында жарияланған мақаланың жетекші авторы. «Қазір біз бұл әдісті мыңнан астам үлгілерді өңдеу үшін қолдандық, оның ішінде өте аз зерттелген топырақ микроорганизмдерінің кейбіреулері».
Осындай микроорганизмдердің бірі - барлық жердегі өсімдіктердің 72%-ымен симбиотикалық қарым-қатынасты құрайтын саңырауқұлақтар түрі - микоризалардың тіндерін тікелей қоршап тұрған топырақ. Өсімдік көміртегінің орнына саңырауқұлақтар (арбускулярлы микоризальды саңырауқұлақтар) өз иелерін азот, фосфор және су сияқты маңызды ресурстармен қамтамасыз етеді.
Бұл тұжырымдаманы дәлелдейтін зерттеуде авторлар топырақтағы микоризальды саңырауқұлақтармен ынталандырылған өзара әрекеттесулердің «тамақ торын» көрсетті.
«Біз бұл өсімдік көміртегінің топыраққа кеңінен таралуының негізгі жолы деп ойлаймыз. Топырақ планетадағы белсенді айналымдағы органикалық көміртектің ең үлкен бассейнін сақтайды», - деді корреспондент-автор Дженнифер Петт-Ридж, ол LLNL жобасының жетекшісі және Энергетика департаментінің «Микробтар сақталады» топырақ микробиомасының ғылыми фокус аймағының жетекшісі. . «Біз ДНҚ-ның аз мөлшерін тізбектеп, белсенді ағзаларды анықтадық, содан кейін олардың геномдары мен әлеуетті өзара әрекеттесулерін қайта құрдық».
Басқа LLNL авторлары: Стивен Блазевич, Марисса Лафлер, Эшли Кэмпбелл, Джеффри Кимбрель, Джессика Воллард, Рэйчел Хестрин, сонымен қатар Лоуренс Беркли ұлттық зертханасының, DOE бірлескен геном институтының және Калифорния университетінің, Берклидегі зерттеушілер.