功能连接的微生物群落结构与环境化学

干旱的土地,涵盖一些地球陆地表面的40%,是太干,没办法支持大量的植被。但远非贫瘠的,他们是不同社区的微生物的真菌、细菌和archaea-that住一起的毫米内的土壤。bet188真人这些生物土壤外壳或biocrusts,可以存在长时间干燥,静止状态。当它下雨时,微生物新陈代谢变得活跃,启动了一连串的活动,极大地改变了社会结构和土壤化学。

“这些biocrusts和其他土壤微生物组包含一个巨大的微生物和小分子的多样性(代谢物)。然而,土壤和微生物多样性的化学多样性之间的连接是知之甚少,”资深科学家说特伦特北方,劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)。

2018年1月2日发表的一篇论文,在自然通讯,伯克利实验室人员由北部的实验室报告,具体的化合物转化密切相关,与特定的细菌原生生物土壤结皮(biocrust)使用一套工具北方称之为“exometabolomics。“了解微生物群落biocrusts适应严酷的环境下可以提供重bet188真人要的线索帮助阐明土壤微生物的角色在全球碳循环。

工作遵循2015年的一项研究,研究了特定的小分子化合物称为“代谢物”是如何转变为biocrust样品培养的细菌的混合物分离代谢物的环境相同的土壤。“我们发现,我们调查的微生物是挑剔的食客,“北方说。“我们认为我们可以用这些信息来链接被消耗的大量微生物的完整的社区,从而将生物学与化学联系起来。”

在新的研究中,研究人员着手确定microbe-metabolite简化试管中观察到的关系系统可以在一个更复杂的土壤环境中复制。

Biocrusts从同一来源——代表成熟的四个连续的阶段——湿,和土壤水分在五个时间点取样。样本分析液相色谱-光谱法(质)的代谢物成分(“代谢组学”),和biocrust DNA提取鸟枪测序来测量单拷贝基因标记的主要微生物种类(“宏基因组”)。

“当我们比较孤立的细菌的代谢物吸收模式和生产相关的最丰富的微生物中发现biocrusts,我们发现,激动人心的是,这些模式维护,“北方说。,增加大量的特定微生物代谢物,他们消费的负相关和正相关与代谢产物释放。

当活跃,biocrusts大气二氧化碳和固氮,导致生态系统的初级生产力。他们还处理土壤中有机质、修改关键属性相关的土壤肥力和水的可用性。

“这项研究表明,实验室研究的微生物代谢产物处理可以帮助理解这些微生物在碳循环中的作用的环境。这项研究让我们接近理解至关重要的复杂的食物网营养动力学和整体土壤肥力,“研究第一作者,塔米Swenson说科学工程助理在北方的小组在伯克利实验室生物科学领域的环境基因组学和系统生物学(EGSB)部门。

北方的小组目前正在扩大这些研究获取更多分数的微生物多样性。最终,这可能会使陆地微生物生态系统养分循环的预测,甚至操纵通过添加特定的代谢产物。

以下伯克利实验室研究人员还导致了研究:本杰明·鲍恩的西北的实验室成员在EGSB联合基因组研究所,美国能源部科学办公室用户设备,帮助分析代谢组学数据;这种Karaoz在地球与环境科学领域(EESA)分析了宏基因组数据;前博士后研究员和乔尔·斯文森在生物科学生物系统和工程部门,帮助进行相关统计分析。

这项工作是支持在美国能源部科学办公室职业生涯早期研究项目奖。使用文森特·j·科茨DNA测序基因组测序在加州大学伯克利分校的实验室,由国立卫生研究院仪器拨款支持。

这篇文章被转载材料所提供的劳伦斯伯克利国家实验室。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考
塔米·l·斯文森,这种Karaoz,乔尔·m·斯文森本杰明·鲍恩Trent r .北方。连接土壤生物学和化学在生物土壤结皮使用隔离exometabolomics。自然通讯,2018;9 (1)DOI: 10.1038 / s41467 - 017 - 02356 - 9。