用新的DNA測(cè)序方法暴露叢枝菌根真菌群落
大多數(shù)陸生植物的根源是叢枝菌根真菌,它們可以幫助植物生長(zhǎng),同時(shí)也影響更廣闊的環(huán)境。它們隱藏的性質(zhì)意味著對(duì)這些真菌知之甚少,但芝加哥植物園和西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新方法來檢測(cè)和鑒定這些生態(tài)重要群落中涉及的許多物種。
叢枝菌根真菌與約65-75%的陸生植物配合,為它們提供土壤中的養(yǎng)分,以換取光合作用過程中產(chǎn)生的糖分。這些真菌群落對(duì)可以在特定位置生長(zhǎng)的植物類型產(chǎn)生巨大影響,科學(xué)家們渴望更多地了解它們的多樣性和生態(tài)效應(yīng)。然而,叢枝菌根的性質(zhì)意味著真菌在植物組織內(nèi)生長(zhǎng),因此判斷特定環(huán)境中存在哪些物種可能是棘手的。
雖然DNA測(cè)序已被用于鑒定某些地區(qū)約350種最豐富的叢枝菌根真菌,但這些方法不太可能全面描述特定環(huán)境中的物種。為了更好地描述叢枝菌根真菌的多樣性,博士候選人Benjamin Morgan和他的主管Louise Egerton-Warburton博士開發(fā)了一種新技術(shù),能夠檢測(cè)社區(qū)中罕見的真菌物種,為將來洞察它們?nèi)绾巫兓伷搅说缆芬詰?yīng)對(duì)環(huán)境變化。他們的研究結(jié)果發(fā)表在最近一期的“ 植物科學(xué)應(yīng)用”中。
Morgan和Egerton-Warburton建立在叢??枝菌根群落特征描述的最新進(jìn)展基礎(chǔ)上,通過采用經(jīng)過驗(yàn)證的真菌特異性DNA測(cè)序工具,使用最先進(jìn)的技術(shù)。他們?cè)谝镏刑砑恿?ldquo;條形碼”標(biāo)簽,這些分子與DNA結(jié)合,使其能夠與極其敏感的高通量DNA測(cè)序設(shè)備一起使用,以檢測(cè)稀有物種。
研究人員利用這種新方法分析了墨西哥尤卡坦半島兩個(gè)森林的土壤和根系樣本,揭示了迄今為止記錄的物種豐富度最高的一種。他們確定了2,213個(gè)“業(yè)務(wù)分類單位”(OTU),它們代表不同物種或來自較小物種的遺傳變異個(gè)體。叢枝菌根真菌群落以少數(shù)非常常見的真菌為主; 只有22個(gè)OTU占該研究中鑒定的DNA序列的89%。摩根詳細(xì)闡述,“大量支持良好的OTU令人驚訝,并且可能反映了這種方法的敏感性增加及其捕獲稀有分類群的能力,這些分類群在基于孢子的群落分析和其他測(cè)序方法中很容易被忽視。”
研究人員還對(duì)兩個(gè)研究地點(diǎn)的真菌群落之間的差異感到好奇,這兩個(gè)研究地點(diǎn)的植物群落非常相似,相距僅50英里。土壤中的堿度和土壤中的氮和磷水??平導(dǎo)致某些物種在一個(gè)地點(diǎn)或另一個(gè)地點(diǎn)更為常見,差異在較稀有的OTU中最為明顯。摩根解釋說,未來的研究可能會(huì)揭示更多的環(huán)境相互作用:“這實(shí)際上只是兩個(gè)叢枝菌根真菌群落的快照。鑒于濕/干季節(jié)性對(duì)這些系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)的巨大重要性,更廣泛的季節(jié)性重采樣一直是我們對(duì)目前發(fā)表的工作的后續(xù)行動(dòng)的主要目標(biāo)“。
叢枝菌根真菌系統(tǒng)在其環(huán)境中起著至關(guān)重要的作用,影響在那里生長(zhǎng)的植物以及從土壤中儲(chǔ)存和釋放的養(yǎng)分。這項(xiàng)研究是我們擴(kuò)展這些系統(tǒng)知識(shí)的一個(gè)有希望的開端。摩根繼續(xù)說道,“全球叢枝菌分子真菌多樣性很可能遠(yuǎn)高于目前的估計(jì)。鑒于它們?cè)谒茉焐鷳B(tài)系統(tǒng)方面的重要性,我們有興趣更多地了解這些物種及其可能的功能,特別是在可能由于未來幾十年的人為干擾和氣候變化而發(fā)生重大變化。“
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