สุขภาพของพืชไม่เพียงแค่ได้รับผลกระทบจากสภาวะต่างๆ เช่น น้ำและอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังได้รับผลกระทบจากจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่รอบรากด้วย ไมโครไบโอมไรโซสเฟียร์ตามที่รู้จักกันในชุมชนจุลินทรีย์นี้ ควบคุมความพร้อมของธาตุอาหารพืชจากดิน และสามารถส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช เผยแพร่ในสัปดาห์ที่ 25 มิถุนายน 2018 ในProceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS )
นักวิจัยรายงานผลการศึกษาภาคสนามขนาดใหญ่
ที่จำลองการทดลองก่อนหน้านี้บางส่วนเพื่อระบุจุลินทรีย์ในดินที่ตั้งรกรากพืชและสามารถเชื่อมโยงกันได้ ที่มีลักษณะเฉพาะ งานนี้ดำเนินการโดยทีมงานนานาชาติที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ที่สถาบัน Max Planck เพื่อการพัฒนาชีววิทยา (MPI) สถาบันการแพทย์ Howard Hughes แห่งมหาวิทยาลัย North Carolina ที่ Chapel Hill (UNC) และมหาวิทยาลัย Cornell รวมถึงนักวิจัยที่ สถาบันจีโนมร่วมของกระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE) ซึ่งเป็นสำนักงานผู้ใช้วิทยาศาสตร์ของ DOE
Ruth Ley จาก MPI ผู้เขียนอาวุโสด้านการศึกษากล่าวว่า “นี่เป็นการสำรวจชั่วคราวของ microbiota ไรโซสเฟียร์ของข้าวโพดที่มีขนาดใหญ่มากและทั่วถึงชั่วคราว “ชุดข้อมูลนี้ถือเป็นทรัพยากรที่อุดมสมบูรณ์สำหรับนักจุลชีววิทยาในดินและนักปรับปรุงพันธุ์พืช เมื่อเราให้ความสำคัญกับลักษณะของจุลินทรีย์ที่เราต้องการจะเพาะพันธุ์ เพื่อลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในการเกษตร”
การศึกษานี้สร้างขึ้นจากการศึกษาก่อนหน้านี้ รายงานในPNASซึ่งทีมงานใช้ตัวอย่าง 500 ตัวอย่างจาก 27 สายพันธุ์ข้าวโพดที่ปลูกใน 5 สาขาใน 3 รัฐ ตัวอย่างทั้งหมดถูกรวบรวมที่จุดเวลาเดียว คราวนี้ ทีมงานได้รวบรวมตัวอย่างเกือบ 5,000 ตัวอย่างจากชุดย่อยของข้าวโพดพันธุ์เดียวกันที่ปลูกในแปลงเดียวตลอดฤดูปลูก “การปรับขนาดจาก 500 เป็น 5,000 เป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับการประมวลผลตัวอย่าง และชีวสารสนเทศก็ค่อนข้างท้าทายเช่นกัน เนื่องจากเรามีลำดับ 16S กว่าครึ่งพันล้านรายการ” เลย์กล่าว “ผู้เขียนคนแรก Tony Walters ทำได้ดีมากกับสิ่งนี้”
ข้อมูลดังกล่าวทำให้ทีมสามารถเชื่อมโยงจำนวนประชากรจุลินทรีย์จำนวนมากกับจีโนไทป์ของพืช ในขณะเดียวกันก็แยกแยะผลกระทบของสภาวะต่างๆ เช่น อายุของพืชและสภาพอากาศ การศึกษาภาคสนามขนาดใหญ่ช่วยให้พวกเขาสามารถระบุจุลินทรีย์ที่สืบทอดได้ 143 ชนิด ซึ่งความแปรปรวนของประชากรในกลุ่มตัวอย่างได้รับแรงผลักดันบางส่วนจากความแตกต่างในจีโนไทป์ของพืช นอกจากนี้ ทีมงานยังได้ระบุ microbiome rhizosphere microbiome ซึ่งประกอบด้วยหน่วยอนุกรมวิธาน (OTU) จำนวน 7 หน่วย ซึ่งทั้งหมดนี้อยู่ในกลุ่ม Proteobacteria ที่พบในทุกตัวอย่าง
Ed Buckler จาก Cornell University กล่าวว่า “การขยายขนาดทำให้เราเข้าใจถึงความสำคัญของพันธุศาสตร์พืช สิ่งแวดล้อม และเวลา” ซึ่งทีมงานได้ให้ความเชี่ยวชาญด้านพันธุศาสตร์ข้าวโพดและการทดลองภาคสนาม “เราทราบดีว่าแต่ละเรื่องมีความสำคัญ แต่สิ่งนี้ให้มุมมองว่าแต่ละเรื่องมีความสำคัญเพียงใด”
งานนี้ดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการนำร่อง Rhizosphere Grand Challenge ของ JGI ที่เกี่ยวข้องกับข้าวโพดและพืชต้นแบบ Arabidopsis โครงการเหล่านี้เน้นย้ำถึงความสามารถและความเชี่ยวชาญของ JGI ที่สามารถนำมาใช้เพื่อรับมือกับความท้าทายทางวิทยาศาสตร์ที่มอบหมายให้กับสำนักงานวิจัยทางชีววิทยาและสิ่งแวดล้อมของ DOE ในปี 2553
“เป้าหมายที่ครอบคลุมของ Rhizosphere Grand Challenge ตามที่คิดไว้คือการกำหนดตัวขับเคลื่อนหลักขององค์ประกอบชุมชนจุลินทรีย์ในชุมชนจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับพืช เช่น การแบ่งส่วนของพืช ประเภทของดิน อายุของพืช และจีโนไทป์ของพืช” โปรแกรมผู้ใช้ JGI กล่าว รอง Susannah Tringe “เอกสารฉบับก่อนใช้การจัดลำดับ 454 pyrotag เพื่อแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของจีโนไทป์ของพืชต่อโครงสร้างชุมชนจุลินทรีย์ในเหง้า แต่ขาดพลังทางสถิติในการเชื่อมโยงจีโนไทป์และฟีโนไทป์เฉพาะ การศึกษาในปัจจุบันใช้การจัดลำดับแท็กของ Illumina ซึ่งทั้งหมดทำที่ JGI เพื่อการสุ่มตัวอย่างที่ลึกกว่าและความละเอียดทางเวลาที่สูงขึ้นมากสำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติที่ดีขึ้น”
Jeff Dangl ผู้ตรวจสอบสถาบันการแพทย์ Howard Hughes และศาสตราจารย์วิชาชีววิทยา UNC John N. Couch เป็นหนึ่งในนักออกแบบดั้งเดิมของ Rhizosphere Grand Challenge พร้อมกับ Tringe, Ley และ Buckler และเสนอความคิดสุดท้ายเกี่ยวกับงานนี้: “นี่คือ อีกกรณีหนึ่งที่ทีมวิทยาการขับเคลื่อนการค้นพบภายใต้แรงบันดาลใจของแชมป์เปี้ยนสำหรับโครงการนี้” เขากล่าว “ผู้เขียนคนแรก Tony Walters ดำเนินโครงการนี้อย่างไม่เกรงกลัวและขับเคลื่อนมันไปข้างหน้า แต่หากไม่มีแพลตฟอร์มการจัดลำดับ 16S ของ JGI และหากปราศจากการพัฒนาโดย Rob Knight และกลุ่มเครื่องมือคำนวณใหม่ของเขาเพื่อจัดการกับชุดข้อมูลขนาดใหญ่ดังกล่าวโดยเฉพาะ ก็คงไม่มีวันเสร็จสมบูรณ์”
Credit : hospitalitylawcheckin.com iawmontreal.org corsaworkshop.com awesomeology.org partyclips.net slimawayplan.com bawdrip.info endlessinnovationblog.com equivatexacomsds.com nitehawkvision.com
