Para peneliti menggunakan high-throughput stable isotope probing (HT-SIP) pipeline dan metagenomics untuk mendapatkan pandangan pertama pada microbiome aktif yang mengelilingi simbion tanaman bermanfaat, jamur mikoriza arbuskular (AMF). Kredit: Laboratorium Nasional Lawrence Livermore
Menghubungkan identitas mikroba liar dengan sifat fisiologis dan fungsi lingkungannya merupakan tujuan utama para ahli mikrobiologi lingkungan. Dari teknik yang berupaya mencapai tujuan ini, Stable Isotop Probing—SIP—dianggap paling efektif untuk mempelajari mikroorganisme aktif di lingkungan alami.
Para ilmuwan Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) telah mengembangkan teknik baru—SIP throughput tinggi—yang mengotomatiskan beberapa langkah dalam proses pemeriksaan isotop stabil, sehingga memungkinkan penyelidikan aktivitas mikroba mikroorganisme dalam kondisi realistis, tanpa memerlukan kultur laboratorium.
Dalam SIP, mikroba aktif diidentifikasi melalui penggabungan isotop stabil ke dalam biomassanya. Ini adalah salah satu metode paling ampuh dalam ekologi mikroba karena dapat mengidentifikasi mikroba aktif dan sifat fisiologisnya (penggunaan substrat, biokimia seluler, metabolisme, pertumbuhan, kematian) dalam komunitas kompleks dalam kondisi asli.
Biasanya, metode SIP memerlukan banyak tenaga kerja langsung dan hanya memungkinkan sejumlah kecil sampel. Namun teknik LLNL yang baru memerlukan seperenam jumlah tenaga kerja langsung dibandingkan dengan SIP manual dan memungkinkan 16 sampel diproses secara bersamaan.
“Pendekatan semi-otomatis kami mengurangi waktu operator dan meningkatkan reproduktifitas dengan menargetkan langkah-langkah SIP yang paling padat karya,” kata ilmuwan LLNL Erin Nuccio, dan penulis utama makalah yang muncul di jurnal Microbiome. “Kami kini telah menggunakan pendekatan ini untuk memproses lebih dari seribu sampel, termasuk beberapa sampel dari habitat mikro tanah yang belum banyak dipelajari.”
Salah satu habitat mikro tersebut adalah tanah yang mengelilingi jaringan mikoriza—sejenis jamur yang membentuk hubungan simbiosis dengan 72% tanaman darat. Sebagai ganti karbon tanaman, jamur (jamur mikoriza arbuskular) memasok sumber daya penting seperti nitrogen, fosfor, dan air kepada inangnya.
Dalam studi pembuktian konsep ini, penulis menunjukkan “jaring makanan” interaksi yang distimulasi oleh jamur mikoriza di dalam tanah.
“Kami pikir ini adalah jalur utama bagaimana karbon tanaman didistribusikan secara luas ke dalam tanah. Tanah menyimpan kumpulan terbesar karbon organik yang aktif bersirkulasi di planet ini,” kata salah satu penulis Jennifer Pett-Ridge, yang merupakan pemimpin proyek LLNL dan kepala Kantor Ilmu Pengetahuan “Microbes Persist” Soil Microbiome Scientific Focus Area di Departemen Energi. . “Kami mengurutkan sejumlah kecil DNA, menentukan organisme aktif dan kemudian merekonstruksi genom dan potensi interaksinya.”
Penulis LLNL lainnya termasuk Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin serta peneliti dari Lawrence Berkeley National Laboratory, DOE Joint Genome Institute dan University of California, Berkeley.