Para penyelidik menggunakan saluran paip probing isotop stabil (HT-SIP) berdaya tinggi baharu dan metagenomik untuk mendapatkan pandangan pertama pada mikrobiom aktif yang mengelilingi simbion tumbuhan berfaedah, kulat mikoriza arbuskular (AMF). Kredit: Lawrence Livermore National Laboratory
Menghubungkan identiti mikrob liar dengan ciri fisiologi dan fungsi alam sekitar mereka adalah matlamat utama ahli mikrobiologi alam sekitar. Daripada teknik yang berusaha mencapai matlamat ini, Stable Isotope Probing—SIP—dianggap paling berkesan untuk mengkaji mikroorganisma aktif dalam tetapan semula jadi.
Saintis Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) telah membangunkan teknik baharu—SIP throughput tinggi—yang mengautomasikan beberapa langkah dalam proses probing isotop stabil, membenarkan penyiasatan aktiviti mikrob mikroorganisma dalam keadaan realistik, tanpa memerlukan pengkulturan makmal.
Dalam SIP, mikrob aktif dikenal pasti melalui penggabungan isotop stabil ke dalam biojisimnya. Ia adalah antara kaedah yang paling berkuasa dalam ekologi mikrob kerana ia boleh mengenal pasti mikrob aktif dan ciri fisiologinya (penggunaan substrat, biokimia selular, metabolisme, pertumbuhan, kematian) dalam komuniti kompleks di bawah keadaan asli.
Lazimnya, kaedah SIP memerlukan tenaga kerja tangan yang banyak dan hanya membenarkan sebilangan kecil sampel. Tetapi teknik LLNL baharu memerlukan satu perenam jumlah kerja tangan berbanding SIP manual dan membenarkan 16 sampel diproses serentak.
"Pendekatan separa automatik kami mengurangkan masa operator dan meningkatkan kebolehulangan dengan menyasarkan langkah SIP yang paling intensif buruh," kata saintis LLNL Erin Nuccio, dan pengarang utama kertas kerja yang muncul dalam jurnal Microbiome. "Kami kini telah menggunakan pendekatan ini untuk memproses lebih seribu sampel, termasuk beberapa daripada mikrohabitat tanah yang sangat kurang dikaji."
Satu mikrohabitat sedemikian ialah tanah yang mengelilingi tisu-tisu mikoriza—sejenis kulat yang membentuk hubungan simbiotik dengan 72% daripada semua tumbuhan darat. Sebagai pertukaran untuk karbon tumbuhan, kulat (kulat mikoriza arbuskular) membekalkan perumahnya dengan sumber penting seperti nitrogen, fosforus dan air.
Dalam kajian konsep bukti ini, penulis menunjukkan "jaring makanan" interaksi yang dirangsang oleh kulat mikoriza dalam tanah.
"Kami fikir ini adalah laluan utama untuk cara karbon tumbuhan diedarkan secara meluas ke dalam tanah. Tanah memegang kumpulan terbesar karbon organik berbasikal secara aktif di planet ini, "kata pengarang yang sepadan Jennifer Pett-Ridge, yang merupakan ketua projek LLNL dan ketua Pejabat Sains Jabatan Tenaga "Microbes Persist" Soil Microbiome Scientific Area Fokus Area . "Kami menyusun sejumlah kecil DNA, menentukan organisma aktif dan kemudian membina semula genom dan potensi interaksi mereka."
Pengarang LLNL lain termasuk Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin serta penyelidik dari Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley, Institut Genom Bersama DOE dan Universiti California, Berkeley.