从人类肠道到植物根系,微生物多样性几乎无处不在,单细胞测序、蛋白质组学、显微成像等技术将帮助我们深入探索这些重要的微观世界。
我们都知道植物的生长离不开根系,包围着植物根系的除了土壤,还有其生长的微生物,根系分泌物为微生物提供重要的能量物质,其成分和数量影响着微生物的种类和数量,不同的根系分泌物分泌的糖类、氨基酸、黄酮类等对根系微生物也有非常大的影响,研究还发现根系分泌物越丰富根系微生物也越丰富,同样根际微生物也会影响根系的生长和发育,进而影响植物的生长,根际微生物主要影响根细胞的通透性、代谢、修饰转化根分泌物,通过调节根系分泌物来提高根际有益菌微生物种类和多样性进而抑制病原菌在根际定殖、繁殖和发展是一个植物传病防治的好策略,对提高土壤营养元素、提高粮食产量和降低化肥使用而造成的土壤污染是一个极佳的方法。
基于16S/18S/ITS序列扩增,研究根系微生物多样性是基于高通量测序技术背景下的一个理想方法,微基生物根据客户需求采用不同测序平台(Illumina Miseq 2*300、Roche 454和Ion Torrent PGM等),和高通量技术获得庞大的数据信息,通过现代生物信息学手段,获得微生物总体群落,并通过RDA,CCA,NMDS等分析,找到环境因子(pH、C/N、湿度、总氮、总磷、TOC、含水量等)与微生物群落组成的相关性,进而分析根系微生物与根系或土壤的相互关系。
根系微生物高通量分析流程
新鲜样品:土壤3-5 g(干沙土、干粘土、农田土、堆肥、底泥、泥炭土、淤泥等)
DNA样品:浓度大于 10ng/uL,总量大于 500ng 的基因组 DNA,DNA 纯度较差或降解严重会影响后继的扩增实验。如果方便的话,可提供电子版DNA电泳检测照片及OD260/280=1.8-2.0比值
样品运送:送样时采用干冰保存运输;若是距离较远,建议采用干冰加冰袋,存放于冰盒中运送
案例分析
标题:运用PCR-DGGE和焦磷酸测序分析(Roche 454)对红树林湿地和根围古菌的多样性分析
研究领域:根系微生物
分析物种:古菌
研究区域:16S rRNA V4 and V5 regions
研究方法:PCR-DGGE和Roche 454
主要结果:
2.两个PCO轴和展示了所有数据集58%的变种,(根围上、中、下古菌菌群的展示)
3.采用重测样对16S rRNA的样本宽度和样本测序丰富度曲线
4.运用RDP的分类器算法统计出古菌16S rRNA在三个不同地方的差异
5.根际微生物中不同地方占主导地位OUT的相关关系
6.被检索到的古菌序列的具体分类
原文链接:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22660713
参考文献:
Pires, A. C., D. F. Cleary, A. Almeida, A. Cunha, S. Dealtry, L. C. Mendonca-Hagler, K. Smalla and N. C. Gomes (2012). "Denaturing gradient gel electrophoresis and barcoded pyrosequencing reveal unprecedented archaeal diversity in mangrove sediment and rhizosphere samples." Appl Environ Microbiol78(16): 5520-5528.