Defnyddiodd yr ymchwilwyr y biblinell archwilio isotop sefydlog trwybwn uchel (HT-SIP) a metagenomeg newydd i gael yr olwg gyntaf ar y microbiome gweithredol o amgylch planhigyn buddiol symbiont, ffyngau mycorhisol arbwswlaidd (AMF). Credyd: Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore
Mae cysylltu hunaniaeth microbau gwyllt â'u nodweddion ffisiolegol a'u swyddogaethau amgylcheddol yn nod allweddol i ficrobiolegwyr amgylcheddol. O'r technegau sy'n anelu at y nod hwn, ystyrir Stable Isotop Probing - SIP - y mwyaf effeithiol ar gyfer astudio micro-organebau gweithredol mewn lleoliadau naturiol.
Mae gwyddonwyr Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore (LLNL) wedi datblygu techneg newydd - SIP trwybwn uchel - sy'n awtomeiddio sawl cam yn y broses o archwilio isotopau sefydlog, gan ganiatáu ymchwiliadau i weithgaredd microbaidd micro-organebau o dan amodau realistig, heb yr angen am feithrin labordy.
Yn SIP, mae microbau gweithredol yn cael eu nodi trwy ymgorffori isotopau sefydlog yn eu biomas. Mae ymhlith y dulliau mwyaf pwerus mewn ecoleg ficrobaidd gan ei fod yn gallu adnabod microbau gweithredol a'u nodweddion ffisiolegol (defnyddio swbstrad, biocemeg cellog, metaboledd, twf, marwolaethau) mewn cymunedau cymhleth o dan amodau brodorol.
Yn nodweddiadol, mae'r dull SIP yn gofyn am lafur ymarferol sylweddol ac mae'n caniatáu ar gyfer nifer fach o samplau yn unig. Ond mae'r dechneg LLNL newydd yn gofyn am un rhan o chwech o'r llafur ymarferol o'i gymharu â'r SIP â llaw ac mae'n caniatáu i 16 sampl gael eu prosesu ar yr un pryd.
“Mae ein dull lled-awtomataidd yn lleihau amser gweithredwr ac yn gwella atgenhedlu trwy dargedu’r camau mwyaf llafurddwys o SIP,” meddai gwyddonydd LLNL Erin Nuccio, ac awdur arweiniol papur sy’n ymddangos yn y cyfnodolyn Microbiome. “Rydyn ni bellach wedi defnyddio’r dull hwn i brosesu dros fil o samplau, gan gynnwys rhai o ficrogynefinoedd pridd nad ydyn nhw wedi’u hastudio’n ddigonol.”
Un microgynefin o'r fath yw'r pridd o amgylch meinweoedd mycorhisa yn union - math o ffyngau sy'n ffurfio perthnasoedd symbiotig â 72% o'r holl blanhigion tir. Yn gyfnewid am garbon planhigion, mae'r ffwng (ffwng mycorhisol arbwswlaidd) yn cyflenwi ei gynhalwyr ag adnoddau hanfodol fel nitrogen, ffosfforws a dŵr.
Yn yr astudiaeth prawf cysyniad hon, dangosodd yr awduron y “we fwyd” o ryngweithiadau a ysgogwyd gan ffyngau mycorhisol yn y pridd.
“Rydyn ni’n meddwl bod hwn yn llwybr pwysig ar gyfer sut mae carbon planhigion yn cael ei ddosbarthu’n fras i’r pridd. Pridd sy’n dal y gronfa fwyaf o garbon organig ar y blaned wrth feicio,” meddai’r awdur cyd-gyfatebol Jennifer Pett-Ridge, sef arweinydd prosiect LLNL a phennaeth Maes Ffocws Gwyddonol Microbiom y Pridd “Microbes Persist” Swyddfa Gwyddoniaeth yr Adran Ynni. . “Fe wnaethon ni ddilyniannu swm bach iawn o DNA, pennu’r organebau gweithredol ac yna ail-greu eu genomau a’u rhyngweithiadau posibl.”
Mae awduron eraill LLNL yn cynnwys Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin yn ogystal ag ymchwilwyr o Labordy Cenedlaethol Lawrence Berkeley, Sefydliad Genom ar y Cyd DOE a Phrifysgol California, Berkeley.