Els investigadors van utilitzar el nou gasoducte de sondeig d'isòtops estables d'alt rendiment (HT-SIP) i la metagenòmica per obtenir el primer cop d'ull al microbioma actiu que envolta un simbiont de plantes beneficiosos, els fongs micorrízics arbusculars (AMF). Crèdit: Lawrence Livermore National Laboratory
Vincular la identitat dels microbis salvatges amb els seus trets fisiològics i funcions ambientals és un objectiu clau per als microbiòlegs ambientals. De les tècniques que s'esforcen per aconseguir aquest objectiu, Stable Isotope Probing (SIP) es considera la més eficaç per estudiar microorganismes actius en entorns naturals.
Els científics del Laboratori Nacional de Lawrence Livermore (LLNL) han desenvolupat una nova tècnica, SIP d'alt rendiment, que automatitza diversos passos en el procés de sondeig d'isòtops estables, permetent investigacions de l'activitat microbiana dels microorganismes en condicions realistes, sense necessitat de cultiu de laboratori.
A SIP, els microbis actius s'identifiquen mitjançant la incorporació d'isòtops estables a la seva biomassa. Es troba entre els mètodes més potents de l'ecologia microbiana, ja que pot identificar microbis actius i els seus trets fisiològics (ús del substrat, bioquímica cel·lular, metabolisme, creixement, mortalitat) en comunitats complexes en condicions natives.
Normalment, el mètode SIP requereix una mà d'obra pràctica substancial i només permet un petit nombre de mostres. Però la nova tècnica LLNL requereix una sisena part de la quantitat de mà d'obra en comparació amb el SIP manual i permet processar 16 mostres simultàniament.
"El nostre enfocament semiautomatitzat disminueix el temps de l'operador i millora la reproductibilitat orientant-se als passos més intensius de mà d'obra del SIP", va dir la científica de LLNL Erin Nuccio, i autora principal d'un article que apareix a la revista Microbiome. "Ara hem utilitzat aquest enfocament per processar més de mil mostres, incloses algunes de microhàbitats del sòl molt poc estudiats".
Un d'aquests microhàbitats és el sòl que envolta immediatament els teixits de les micorizes, un tipus de fongs que forma relacions simbiòtiques amb el 72% de totes les plantes terrestres. A canvi de carboni vegetal, el fong (fongs micorízics arbusculars) subministra als seus hostes recursos essencials com nitrogen, fòsfor i aigua.
En aquest estudi de prova de concepte, els autors van mostrar la "xarxa tròfica" d'interaccions estimulades pels fongs micorízics al sòl.
"Creiem que aquesta és una ruta important per com el carboni vegetal es distribueix àmpliament al sòl. El sòl conté la reserva més gran de carboni orgànic en cicles actius del planeta ", va dir l'autor corespondent Jennifer Pett-Ridge, que és la cap del projecte LLNL i cap de l'àrea d'enfocament científic del microbioma del sòl de l'Oficina de Ciència del Departament d'Energia "Persisteixen els microbis". . "Hem seqüenciat una petita quantitat d'ADN, vam determinar els organismes actius i després vam reconstruir els seus genomes i les interaccions potencials".
Altres autors de LLNL inclouen Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, així com investigadors del Lawrence Berkeley National Laboratory, el DOE Joint Genome Institute i la Universitat de Califòrnia, Berkeley.