Ginamit ng mga mananaliksik ang bagong high-throughput stable isotope probing (HT-SIP) pipeline at metagenomics upang makuha ang unang pagtingin sa aktibong microbiome na nakapalibot sa isang kapaki-pakinabang na plant symbiont, arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). Pinasasalamatan: Lawrence Livermore National Laboratory
Ang pag-uugnay sa pagkakakilanlan ng mga ligaw na mikrobyo sa kanilang mga pisyolohikal na katangian at mga pag-andar sa kapaligiran ay isang pangunahing layunin para sa mga microbiologist sa kapaligiran. Sa mga diskarteng nagsusumikap para sa layuning ito, ang Stable Isotope Probing—SIP—ay itinuturing na pinakaepektibo para sa pag-aaral ng mga aktibong mikroorganismo sa mga natural na setting.
Ang mga siyentipiko ng Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ay nakabuo ng isang bagong diskarte—high-throughput SIP—na nag-o-automate ng ilang hakbang sa proseso ng stable isotope probing, na nagpapahintulot sa mga pagsisiyasat ng microbial activity ng mga microorganism sa ilalim ng makatotohanang mga kondisyon, nang hindi nangangailangan ng lab culturing.
Sa SIP, ang mga aktibong mikrobyo ay nakikilala sa pamamagitan ng pagsasama ng mga matatag na isotopes sa kanilang biomass. Isa ito sa pinakamakapangyarihang pamamaraan sa microbial ecology dahil natutukoy nito ang mga aktibong mikrobyo at ang kanilang mga pisyolohikal na katangian (paggamit ng substrate, cellular biochemistry, metabolismo, paglaki, dami ng namamatay) sa mga kumplikadong komunidad sa ilalim ng mga katutubong kondisyon.
Karaniwan, ang pamamaraan ng SIP ay nangangailangan ng malaking hands-on labor at nagbibigay-daan lamang para sa isang maliit na bilang ng mga sample. Ngunit ang bagong pamamaraan ng LLNL ay nangangailangan ng isang-ikaanim na dami ng hands-on labor kumpara sa manual SIP at nagbibigay-daan sa 16 na sample na maproseso nang sabay-sabay.
"Ang aming semi-automated na diskarte ay binabawasan ang oras ng operator at pinahuhusay ang muling paggawa sa pamamagitan ng pag-target sa mga pinaka-labor-intensive na hakbang ng SIP," sabi ng LLNL scientist na si Erin Nuccio, at nangungunang may-akda ng isang papel na lumalabas sa journal Microbiome. "Ginamit na namin ngayon ang diskarteng ito upang iproseso ang higit sa isang libong mga sample, kabilang ang ilan mula sa napaka-understudied na microhabitats ng lupa."
Ang isa sa naturang microhabitat ay ang lupa na nakapaligid kaagad sa mga tisyu ng mycorrhizae—isang uri ng fungi na bumubuo ng mga symbiotic na relasyon sa 72% ng lahat ng halaman sa lupa. Bilang kapalit ng carbon ng halaman, ang fungus (arbuscular mycorrhizal fungi) ay nagbibigay sa mga host nito ng mahahalagang mapagkukunan tulad ng nitrogen, phosphorus at tubig.
Sa pag-aaral na ito ng patunay ng konsepto, ipinakita ng mga may-akda ang "web ng pagkain" ng mga pakikipag-ugnayan na pinasigla ng mycorrhizal fungi sa lupa.
"Sa tingin namin ito ay isang pangunahing ruta para sa kung paano ang carbon ng halaman ay malawak na ipinamamahagi sa lupa. Ang lupa ang may hawak ng pinakamalaking pool ng aktibong nagbibisikleta ng organic carbon sa planeta," sabi ng co-corresponding author na si Jennifer Pett-Ridge, na siyang pinuno ng proyekto ng LLNL at pinuno ng Opisina ng Agham ng Department of Energy na "Microbes Persist" Soil Microbiome Scientific Focus Area . "Sinundan namin ang isang maliit na halaga ng DNA, tinutukoy ang mga aktibong organismo at pagkatapos ay muling itinayo ang kanilang mga genome at potensyal na pakikipag-ugnayan."
Kasama sa iba pang mga may-akda ng LLNL sina Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin pati na rin ang mga mananaliksik mula sa Lawrence Berkeley National Laboratory, ang DOE Joint Genome Institute at ang University of California, Berkeley.