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18S测序助力客户揭密真菌-植物 “跨界组合”发表顶刊大作!

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迅猛龙

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发表于 2021.6.4 09:27:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 基迪奥-Jt桃 于 2021.6.4 09:27 编辑

生物的生存方式十分多样化,不同物种间存在着相互竞争、协作等复杂关系。例如,某些植物能与丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)之间互换营养物质形成稳定互利共生的联合体,这类联合体就被定义为丛枝菌根。

这类微生物与陆生植物间的联合体过去受限于技术手段对它们的组成情况知之甚少,高通量测序为我们带来了18S等扩增子类产品,通过采集不同类型真菌-植物根系共生联合体样本进行测序,让研究者有机会更近距离了解不同植物与土壤真菌间的密切合作关系。

基迪奥生物微生物产品推出至今多年,拥有上千次微生物测序项目经验,协助客户发表SCI文章数百篇。今年初,基迪奥合作客户在微生物学顶级期刊《ISME》发表文章,揭示完全异养型植物与真菌间的独特双向选择合作机制。

●一、文章标题●


18s测序研究真菌-高等植物菌根共生合作菌群特异性

作者单位:华南植物园
发表期刊:ISME
影响因子:9.493
发表时间:2021.01

●二、研究背景●

不同营养类型的植物与真菌间合作关系存在很大差别。自养型植物向真菌提供光合作用碳相关产物和脂质,换取土壤相关养分。相比之下,真菌异养型植物(Mycoheterotrophic plants,MHP)由于失去了叶绿素而无法进行光合作用,它们从真菌处获得碳源以及土壤矿物质。此外还有介于两者间的部分异养植物,如Burmannia coelestis,既保留有光合作用的能力,同时也从真菌处获得额外的碳源与其他养分物质。

对于这三种营养类型此前已有研究表明植物与真菌间存在独特的双向选择的机制,然而从自养到异养的过渡中菌根共生模式发生的变化目前还没有得到详尽的研究。

●三、实验取材●

共计采集10种水玉簪属(Burmannia L)植物根系样本,其中包含2种高度自养、2种部分异养以及6种完全异养的植物物种,每个物种至少2个生物学重复,采集根系,提取样本DNA进行18S真菌扩增子测序。

●四、实验结果●

1.真菌α多样性分析

水玉簪属植物根系样本采用ACE指数与shannon指数进行真菌群落多样性衡量,反映样本真菌物种丰富度的ACE指数结果表明部分异养型组中的BCO(B. coelestis,)样本指数高于其他样本(推测可能由于该物种生长环境导致),其他样本间并无明显差别。综合反应真菌物种丰富度与均匀度的Shannon多样性指数结果显示不同营养组间alpha多样性指数无显著差别(P值>0.05)。这些结果表明:不同营养型植物根系微生物群落丰富程度、均匀程度相近,说明不同营养型植物的根系共生真菌差异更多可能体现在微生物的物种组成上。

图1 真菌α多样性(绿色为自养组、紫色为部分异养组、橙色为完全异养组)

2.真菌β多样性分析

采用weighted/unweighted uniFrac距离衡量不同样本间物种组成相似性,采用UPGMA对所有样本进行聚类模式分析。结果表明:在加权距离(综合考虑物种构成与物种丰度差异)下,来自B. itoana和B. nepalensis等几个异养型物种的样本聚类到一起,形成以植物物种为单位的聚类模块(图2),进一步进行NMDS分析结果同样发现这一现象(图3)。这些结果表明完全异养植物根系的真菌伙伴相比于自养、部分异养的植物呈现更加稳定的趋势。

图2 UPGMA聚类树结果(左:unweighted uniFrac,右:weighted uniFrac)

图3 NMDS分析结果

3.植物-真菌系统发育分析

为了研究植物和真菌系统发布之间是否存在协调的系统发育关系,分别构建植物与真菌的系统发育树,并将两组进行对应连接。结果表明植物的物种发育关系越密切往往越倾向于分享真菌伙伴,而发育关系相对较远的植物物种则真菌伙伴组成存在差异。此外,异养型植物倾向于与专门的真菌组合相关联,异养型植物对所选择的真菌具有物种特异性偏好。这种趋势在完全异养型植物中更加明显,即使该类型植物的栖息环境等外在因素存在较大差别,但仍出现共享真菌伙伴的现象,说明植物从自养型到异养型进化转变过程中,植物对于真菌伙伴的选择出现了一定程度特异性与偏好性。


●四、小结●

01
这篇文章从植物自养到异养的转变入手,研究在转变过程中伴随植物的营养需求变化而发生的菌根真菌特异性选择。这类微生物与动、植物协作共生的现象十分普遍,可以借鉴这篇文章的实验设计方案,研究不同样本类型(不同生长环境/健康状态/生长阶段)对微生物的特异性选择。

02
这篇文章分析思路采用从整体到局部的方案,先分析整体水平样本的多样性变化,之后采用beta多样性分析样本间微生物群落组成的相似性,最后结合样本间的进化关系分析样本进化关系对于每种微生物选择的特异性。这是一类常见的组学数据分析思路,层次十分鲜明,值得模仿与学习。

●五、文末福利●

在这篇微生态大作研究过程中,基迪奥生物有幸为研究团队提供了文章核心数据—18S真菌扩增子测序服务。

目前基迪奥OM商城已推出线上转录组测序分析和扩增子测序分析。转录组低至649元/样,微生物扩增子测序分析低至164元/样!下单就赠超值豪礼!


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线上测序下单价格低于线下。线上测序,基迪奥将提供静态版的报告+动态版报告,客户自己在网页报告上做各种参数调整;线下与销售签单做项目,除了以上流程分析,还将提供基迪奥专业的个性化数据挖掘以及专属定制化服务,直至文章发表。所以大家可以根据各自项目需求,选择流程分析还是需要个性分析哦~

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本文作者:基迪奥--阿拉雷      

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