DNR naudojimas grybų bendruomenėms tirti

DNR naudojimas grybų bendruomenėms tirti

Šis Pinus banksiana miškas su turtingu Arctostaphylos uva-ursi ir Vaccinium sp. Žemynas buvo surinkimo vieta šiame tyrime, kuriame buvo tiriama, kaip trikdymas veikia grybų bendruomenių įvairovę, tuo pačiu metu išbandant, kaip sekvenavimo metodai palyginami apibūdinant augalų šaknų simbiontų bendruomenes. Kreditas: Natalie Scott

Grybų paprastai nebūna kalbant apie klimato kaitą, miškų naikinimą ir aplinkos taršą, o tai nepaisoma, o dideli ir pastebimi augalai. Tačiau augalai neegzistuoja atskirai. Po žeme specializuoti grybai, vadinami mikorizomis, šaknyse ir aplink juos sudaro sudėtingą tinklą, kuris yra gyvybiškai svarbus miško sveikatai ir ilgalaikiam anglies saugojimui.

Šį mėnesį paskelbtas naujas tyrimas Taikymas augalų moksluose atkreipia dėmesį į neigiamą plynų kirtimų poveikį šiems simbiotiniams grybams, parodydamas, kad net po 17 metų ataugimo anksčiau iškirstose teritorijose mikorizės įvairovė buvo mažesnė nei nepaliestuose miškuose. Tyrimas tuo pačiu metu siūlo tyrėjams planą, kaip nustatyti geriausią mikorizės bendruomenių analizės būdą dirbant su DNR.

„Medžio žiniatinklis“

Borealiniuose subarktinės Kanados miškuose, kur vienas iš autorių Gregas Pecas pastaruosius dešimt metų tyrinėjo dirvožemio mikrobus, tūkstančiai mikorizinių grybų rūšių susipynė medžių šaknis su plonais, siūlais primenančiais hifais. „Jei mums pavyktų tam tikra prasme nulupti organinį dirvožemio sluoksnį, pamatytume, kad hifai tiesiog siaučia po žeme“, – sakė Nebraskos universiteto biologijos docentas Pecas.

Nuo 80% iki 95% gyvų kraujagyslių augalų rūšių sudaro priklausomą ryšį su mikoriziniais grybais, kurie atlieka didžiąją dalį dirvožemio ekosistemų sunkių darbų. Mikorizė siunčia ūselius, esančius toli už šaknų ir žemiau jų, iš kurių pasisavina vandenį ir maistines medžiagas savo augalams šeimininkams. Savo ruožtu simbiotiniai grybai gyvena tik iš augalų gaminamo cukraus.

Tačiau mikorizė daro kur kas daugiau nei padeda įsisavinti maistines medžiagas. Jų hifai sudaro ryšius tarp augalų, leidžiant jiems bendrauti perduodant hormonus ir cheminius signalus. Pec ypač domisi, kaip mikorizė palaiko miško bendrijų sveikatą ir kaip jos reaguoja į trikdžius. „Buvo tyrimų, rodančių, kad jie suteikia apsaugą nuo patogenų ir gali absorbuoti sunkiuosius metalus, todėl jie yra neįkainojama buveinių atkūrimo priemonė“, – sakė jis.

Jų veiksmingumą atkuriant miško buveines gali trukdyti trikdymo tipas ir sunkumas. Pecas ir jo kolegos norėjo sužinoti, kaip mikorizė reagavo į miškų naikinimą, ir pasirinko dvi vietas Albertoje, Kanadoje – vieną, kuri prieš 17 metų buvo pašalinta iš augmenijos ir kuriai buvo leista ataugti, o kitą, kuri liko nepaliesta – atlikti tyrimą. Nors abu miškai virš žemės atrodė beveik vienodi, apačioje ant šaknų augančių mikorizės rūšių skaičius buvo labai nuskurdęs.

„Kai žiūrime į miškus iš atkūrimo pozicijų, esame linkę manyti, kad penkeri ar dešimt metų yra ilgas laikas“, – sakė Pecas. „Žiūrint iš dirvožemio perspektyvos, pradedame išsiaiškinti, kad dirvožemio apyvarta gali užtrukti dešimtis ar net šimtus metų.

Mikorizės įvairovės atskyrimas

Tokie analitikai prieš kelis dešimtmečius būtų buvę neįmanomi. Nors Pecą pirmiausia domina rezultatai, rodantys, kaip grybai reaguoja į pokyčius, jis taip pat tiria, kurie metodai geriausiai tinka tyrėjų užduodamiems klausimams.

Prieš pradedant DNR analizę, didžioji dauguma grybų įvairovės liko nežinoma, užrakinta po dirvožemiu. „Aukščiau matome tik tuos, kurie gali daugintis per tam tikro tipo vaisiakūnius, o tai yra labai maža dalis to, kas iš tikrųjų yra apačioje“, – sakė Pecas.

Nuo 1990-ųjų mokslininkai pradėjo išskirti ir analizuoti DNR iš dirvožemio ir šaknų mėginių, kuriuose, kaip paaiškėjo, gausu naujai atrastų grybų rūšių.

Analizuodamas skirtumus tarp senų ir naujų miškų, Pec taip pat išbandė dviejų plačiai naudojamų DNR sekos nustatymo metodų veiksmingumą. Senesnis metodas, vadinamas Sangerio sekvenavimu, leidžia tyrėjams gauti didelius vieno organizmo DNR fragmentus kiekviename mėginyje. Antrasis, didelio našumo sekos nustatymas suteikia priešingą pranašumą, nes suteikia daug mažų sekų praktiškai neribotam skaičiui organizmų tam tikrame mėginyje.

Didelio našumo sekos nustatymas paprastai yra pasirinkimo metodas, kai mokslininkai tiria grybų bendruomenes, nes jie gali užfiksuoti platesnę įvairovę. Pec sugebėjo gauti DNR iš daugiau nei 300 skirtingų grybų linijų dirvožemio ir šaknų mėginiuose, naudodamas didelio našumo sekos nustatymą, o Sangeris tik 28.

Nepaisant akivaizdaus didelio našumo sekos nustatymo pranašumo, mokslininkai vis dar susiduria su naujų ar nežinomų rūšių siena, kurią gali būti sunku interpretuoti remiantis trumpomis DNR grandinėmis. „Neidentifikuotos sekos yra didžiulė problema“, – sakė Pecas. „Kartais geriausia, ką galime pasakyti, yra tai, kad tai grybelis.

Nors Sangerio sekos nustatymas gali būti lėtas ir daug pastangų reikalaujantis procesas, jis dažnai yra patikimesnis bandant nustatyti atskiras rūšis. Lauke, kur nežinomybė nusveria atsakymus, Pec teigia, kad norint suprasti mikorizės įvairovę ir grybų svarbą ekosistemose, susiduriančiose su aplinkos pokyčiais, reikės panaudoti kelias metodikas.

„Dirvožemis yra gyvenimas“, – sakė Pecas. „Mes tikrai turime pradėti sutelkti dėmesį į įvairovę po žeme, kad įvertintume, kas artėja ir kas jau yra čia, atsižvelgiant į užsitęsusią sausrą, padidėjusį vabzdžių protrūkių sunkumą ir dažnesnius gaisrus.


Arbuskulinės mikorizės grybų bendruomenės, veikiamos naudojant naują DNR sekos nustatymo metodą


Daugiau informacijos:
Jonathan A. Cale ir kt., DNR mėginių ėmimo, sekos nustatymo ir analizės pasirinkimas turi įtakos augalų grybelinių simbiontų bendruomenės sudėties įvertinimui, Taikymas augalų moksluose (2021). DOI: 10.1002 / aps3.11449

Pateikė Amerikos botanikos draugija

Citata: Požeminio pasaulio aprašas: DNR naudojimas grybų bendruomenėms tirti (2021 m., gruodžio 8 d.), gautas 2022 m. balandžio 25 d. iš https://phys.org/news/2021-12-world-belowground-dna- fungal.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.