研究者らは、新しいハイスループット安定同位体プローブ (HT-SIP) パイプラインとメタゲノミクスを使用して、有益な植物の共生生物であるアーバスキュラー菌根菌 (AMF) を取り巻くアクティブなマイクロバイオームを初めて調べました。 クレジット: ローレンス リバモア国立研究所
野生微生物の正体をその生理学的特性および環境機能と関連付けることは、環境微生物学者にとって重要な目的です。 この目標を達成しようとする技術の中で、安定同位体探査 (SIP) は、自然環境で活動する微生物を研究するのに最も効果的であると考えられています。
ローレンス リバモア国立研究所 (LLNL) の科学者は、安定同位体プロービング プロセスのいくつかのステップを自動化する新しい技術 (ハイスループット SIP) を開発しました。これにより、実験室での培養を必要とせずに、現実的な条件下での微生物の微生物活動の調査が可能になります。
SIP では、活性微生物は安定同位体のバイオマスへの取り込みによって識別されます。 ネイティブ条件下の複雑なコミュニティでアクティブな微生物とその生理学的特性 (基質の使用、細胞生化学、代謝、成長、死亡率) を特定できるため、微生物生態学で最も強力な方法の XNUMX つです。
通常、SIP メソッドはかなりの手作業を必要とし、少数のサンプルしか使用できません。 しかし、新しい LLNL 技術では、手動の SIP と比較して手作業の量が 16 分の XNUMX で済み、XNUMX 個のサンプルを同時に処理できます。
「私たちの半自動化されたアプローチは、SIP の最も労働集約的なステップを対象とすることで、オペレーターの時間を短縮し、再現性を向上させます」と、LLNL の科学者であり、ジャーナル Microbiome に掲載された論文の筆頭著者である Erin Nuccio 氏は述べています。 「現在、このアプローチを使用して、非常に十分に研究されていない土壌微小生息地からのサンプルを含む、XNUMX を超えるサンプルを処理しました。」
そのような微小生息地の 72 つは、菌根の組織を直接取り囲む土壌です。これは、すべての陸上植物の XNUMX% と共生関係を形成する菌類の一種です。 植物の炭素と引き換えに、菌類 (アーバスキュラー菌根菌) は宿主に窒素、リン、水などの必須資源を供給します。
この概念実証研究で、著者らは土壌中の菌根菌によって刺激される相互作用の「食物網」を示しました。
「これは、植物の炭素が土壌に広く分布する主要な経路であると考えています。 土壌は、地球上で活発に循環する有機炭素の最大のプールを保持しています」と、LLNLプロジェクトのリーダーであり、エネルギー省科学局「微生物持続性」土壌マイクロバイオーム科学フォーカスエリアの責任者である共同通信著者のジェニファー・ペットリッジは述べています。 . 「私たちは微量の DNA を配列決定し、活動している生物を特定し、それらのゲノムと潜在的な相互作用を再構築しました。」
その他の LLNL の著者には、Steven Blazewicz、Marissa Lafler、Ashley Campbell、Jeffrey Kimbrel、Jessica Wollard、Rachel Hestrin のほか、Lawrence Berkeley National Laboratory、DOE Joint Genome Institute、カリフォルニア大学バークレー校の研究者が含まれます。