科學家開發(fā)了測量細菌生長速率的技術(shù)
生態(tài)研究的重點是了解人口水平動態(tài) - 如特定微生物群的增長率 - 如何促進生態(tài)系統(tǒng)層面的過程。例如,研究氣候變化的生態(tài)系統(tǒng)科學家經(jīng)常研究微生物在碳循環(huán)中的作用,因此了解它們的生長速度是達到這種理解的基本指標。
然而,到目前為止,除了通過在培養(yǎng)皿中的純培養(yǎng)物中研究它們之外,科學家還沒有能力測量單個微生物種群的生長速率。與可以隨時間標記和監(jiān)測的較大的生物如鳥類,魚類或哺乳動物不同,單個微生物物種難以在其自然環(huán)境中有效地研究。
來自北亞利桑那大學生態(tài)系統(tǒng)科學與社會中心(Ecoss)和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家團隊最近宣布了生態(tài)系統(tǒng)科學的一項重大成就。他們的研究發(fā)表在“Ecosphere”雜志上的“估算不同微生物群落中特定種群的群體動態(tài)”,說明了一種強大的新技術(shù),可以同時測量任何給定土壤樣本中數(shù)百個細菌分類群的生長速度。
“測量每種微生物在環(huán)境樣本中生長的速度是了解哪些生物在自然和工程環(huán)境中發(fā)揮最重要作用的基礎(chǔ),這些環(huán)境對人類最重要,如天然和農(nóng)業(yè)土壤,淡水和人類微生物組,”主要作者Ben Koch,Ecoss高級研究員。
該項目是由LLNL的Steven Blazewicz和Jennifer Pett-Ridge以及近十幾位Ecoss教師,實驗室工作人員,博士后和學生共同完成的。Koch與副研究教授Paul Dijkstra,Regents教授和Ecoss導演Bruce Hungate,Jane Marks教授和Egbert Schwartz教授,研究員Michaela Hayer和Rebecca Mau以及前NAU博士后Theresa McHugh,Ember Morrissey和Natasja van Gestel合作。
這種新的測量技術(shù)基于Hungate開發(fā)的定量穩(wěn)定同位素探測(qSIP)技術(shù)。通過向含有重氧(18O)的土壤示蹤劑添加稀有穩(wěn)定同位素,然后對摻入該示蹤劑的細菌進行測序,科學家們能夠測量微生物的生長。NAU的環(huán)境遺傳學和基因組學實驗室(EnGGen)的工作人員提供了測序數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)通過由NAU病原體和微生物組研究所(PMI)的微生物中心主任助理教授Greg Caporaso開發(fā)的QIIME管道進行,以產(chǎn)生最終結(jié)果。結(jié)果。
“NAU在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢使這些類型的分析變得如此簡單,需要先進的生物信息學,”科赫說
Koch和他的團隊已經(jīng)與NAU的其他研究人員分享了這項技術(shù),并且它已經(jīng)是最近獲得的幾個項目的主要組成部分,這些項目正在測量不同條件下生物體的生長速度。
“能夠在接近自然環(huán)境的環(huán)境中測量單個微生物物種的生長速度是一大步,”科赫說。“我們現(xiàn)在可以采用這種基本模型并將其應(yīng)用于各種各樣的情況 - 例如,研究活體動物微生物組中的細菌,或者在生物能源生產(chǎn)等工業(yè)應(yīng)用中甚至在啤酒廠中研究微生物。當我們考慮如何應(yīng)用這種新技術(shù)時,天空是極限。“
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