Os investigadores utilizaron o novo gasoduto de sondaxe de isótopos estables de alto rendemento (HT-SIP) e a metaxenómica para coñecer por primeira vez o microbioma activo que rodea a un simbionte de plantas beneficiosos, os fungos micorrícicos arbusculares (AMF). Crédito: Lawrence Livermore National Laboratory
Vincular a identidade dos microbios salvaxes cos seus trazos fisiolóxicos e funcións ambientais é un obxectivo fundamental para os microbiólogos ambientais. Das técnicas que se esforzan por este obxectivo, Stable Isotope Probing (SIP) considérase a máis efectiva para estudar microorganismos activos en entornos naturais.
Os científicos do Laboratorio Nacional de Lawrence Livermore (LLNL) desenvolveron unha nova técnica -SIP de alto rendemento- que automatiza varios pasos no proceso de sondaxe de isótopos estables, permitindo investigacións da actividade microbiana dos microorganismos en condicións realistas, sen necesidade de cultivo en laboratorio.
No SIP, os microbios activos identifícanse mediante a incorporación de isótopos estables á súa biomasa. Atópase entre os métodos máis poderosos da ecoloxía microbiana xa que permite identificar microbios activos e os seus trazos fisiolóxicos (uso de substrato, bioquímica celular, metabolismo, crecemento, mortalidade) en comunidades complexas en condicións nativas.
Normalmente, o método SIP require un traballo práctico substancial e só permite un pequeno número de mostras. Pero a nova técnica LLNL require unha sexta parte da cantidade de traballo práctico en comparación co SIP manual e permite procesar 16 mostras á vez.
"O noso enfoque semiautomatizado diminúe o tempo do operador e mellora a reproducibilidade ao apuntar aos pasos máis intensivos en man de obra do SIP", dixo a científica de LLNL Erin Nuccio, e autora principal dun artigo que aparece na revista Microbiome. "Agora usamos este enfoque para procesar máis de mil mostras, incluídas algunhas de microhábitats do solo moi pouco estudados".
Un destes microhábitats é o solo que rodea inmediatamente os tecidos das micorrizas, un tipo de fungos que forman relacións simbióticas co 72% de todas as plantas terrestres. A cambio de carbono vexetal, o fungo (fungos micorrícicos arbusculares) proporciona aos seus hóspedes recursos esenciais como nitróxeno, fósforo e auga.
Neste estudo de proba de concepto, os autores mostraron a "rede trófica" de interaccións estimuladas por fungos micorrícicos no chan.
"Cremos que esta é unha vía importante para a distribución ampla do carbono das plantas no chan. O solo alberga a maior reserva de carbono orgánico en ciclos activos do planeta ", dixo a coautora correspondente Jennifer Pett-Ridge, que é a xefa do proxecto LLNL e xefa da área de enfoque científico do microbioma do solo "Microbios Persist" da Oficina de Ciencia do Departamento de Enerxía. . "Secuenciamos unha pequena cantidade de ADN, determinamos os organismos activos e despois reconstruímos os seus xenomas e as interaccións potenciais".
Outros autores de LLNL inclúen Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, así como investigadores do Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, o Instituto de Xenoma Conxunto do DOE e a Universidade de California, Berkeley.