استخدم الباحثون خط أنابيب فحص النظائر المستقر عالي الإنتاجية (HT-SIP) و metagenomics للحصول على أول نظرة على الميكروبيوم النشط المحيط بالنبات المتعايش النافع ، الفطريات الفطرية الجذرية (AMF). الائتمان: مختبر لورانس ليفرمور الوطني
يعد ربط هوية الميكروبات البرية بسماتها الفسيولوجية ووظائفها البيئية هدفًا رئيسيًا لعلماء الأحياء الدقيقة البيئية. من بين التقنيات التي تسعى جاهدة لتحقيق هذا الهدف ، يعتبر فحص النظائر المستقرة - SIP - الأكثر فاعلية لدراسة الكائنات الحية الدقيقة النشطة في البيئات الطبيعية.
طور علماء مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) تقنية جديدة - SIP عالي الإنتاجية - تعمل على أتمتة العديد من الخطوات في عملية فحص النظائر المستقرة ، مما يسمح بإجراء تحقيقات في النشاط الميكروبي للكائنات الحية الدقيقة في ظل ظروف واقعية ، دون الحاجة إلى الاستزراع المختبري.
في SIP ، يتم تحديد الميكروبات النشطة من خلال دمج النظائر المستقرة في كتلتها الحيوية. إنها من بين أقوى الطرق في علم البيئة الميكروبية حيث يمكنها تحديد الميكروبات النشطة وصفاتها الفسيولوجية (استخدام الركيزة والكيمياء الحيوية الخلوية والتمثيل الغذائي والنمو والوفيات) في المجتمعات المعقدة في ظل الظروف الأصلية.
عادةً ما تتطلب طريقة SIP عملاً عمليًا كبيرًا وتسمح فقط بعدد صغير من العينات. لكن تقنية LLNL الجديدة تتطلب سدس مقدار العمل اليدوي مقارنةً بـ SIP اليدوي وتسمح بمعالجة 16 عينة في وقت واحد.
قالت عالمة LLNL ، إيرين نوتشيو ، والمؤلفة الرئيسية لورقة بحثية ظهرت في مجلة Microbiome: "إن نهجنا شبه الآلي يقلل من وقت المشغل ويحسن إمكانية التكاثر من خلال استهداف الخطوات الأكثر كثافة في العمل في SIP". "لقد استخدمنا الآن هذا النهج لمعالجة أكثر من ألف عينة ، بما في ذلك بعض من موائل التربة الدقيقة التي لم يتم دراستها جيدًا."
إحدى هذه الكائنات الدقيقة هي التربة المحيطة مباشرة بأنسجة الميكورايزا - وهي نوع من الفطريات التي تشكل علاقات تكافلية مع 72٪ من جميع نباتات اليابسة. في مقابل الكربون النباتي ، يزود الفطر (الفطريات الجذرية الشوكية) مضيفيه بالموارد الأساسية مثل النيتروجين والفوسفور والماء.
في دراسة إثبات المفهوم هذه ، أظهر المؤلفون "الشبكة الغذائية" للتفاعلات التي تحفزها الفطريات الجذرية في التربة.
نعتقد أن هذا طريق رئيسي لكيفية توزيع الكربون النباتي على نطاق واسع في التربة. قالت المؤلفة المشاركة جينيفر بيت ريدج ، التي تقود مشروع LLNL ورئيسة مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة "الميكروبات تستمر" ، منطقة التركيز العلمي لميكروبيوم التربة . "قمنا بتسلسل كمية ضئيلة من الحمض النووي ، وحددنا الكائنات الحية النشطة ثم أعدنا بناء جينوماتها والتفاعلات المحتملة."
من بين مؤلفي LLNL الآخرين ستيفن بلازويكز وماريسا لافلر وآشلي كامبل وجيفري كيمبريل وجيسيكا وولارد وراشيل هيسترين بالإضافة إلى باحثين من مختبر لورانس بيركلي الوطني ومعهد الجينوم المشترك التابع لوزارة الطاقة وجامعة كاليفورنيا ، بيركلي.