Phương pháp mới cung cấp các kiến thức về những tương tác của vi sinh vật trong đất

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống khảo sát đồng vị ổn định thông lượng cao và di truyền học sinh thái để có cái nhìn đầu tiên để hiểu về hệ vi sinh vật đang hoạt động quanh một thực vật cộng sinh có ích, hệ nấm mycorrhizae (AMF). Nguồn: Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore.

Liên kết đặc tính của các loài vi khuẩn hoang dại với các đặc tính sinh thái và chức năng môi trường của chúng đang là mục tiêu chính của các nhà vi sinh vật học môi trường. Một trong những kỹ thuật cần thực hiện để đạt được mục tiêu này là kỹ thuật khảo sát đồng vị ổn định (SIP) - là kỹ thuật hiệu quả nhất để nghiên cứu hoạt động của các vi sinh vật trong tự nhiên.

Các nhà khoa học thuộc phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore đã nghiên cứu sử dụng phương pháp khảo sát đồng vị ổn định thông lượng cao - tự động hóa một số bước trong quá trình khảo sát đồng vị ổn định, cho phép khảo sát hoạt động của các loài vi khuẩn trong điều kiện thực tế mà không cần phải nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

Trong phương pháp khảo sát đồng vị ổn định, các vi khuẩn hoạt động được xác định bằng cách gắn các đồng vị ổn định vào sinh khối của chúng. Đây là một trong những phương pháp hiệu quả nhất trong hệ sinh thái vi sinh vật vì phương pháp này có thể xác định các vi khuẩn đang hoạt động và các đặc điểm sinh lý của chúng (sử dụng cơ chất, sinh hóa tế bào, trao đổi chất, sinh trưởng và tỷ lệ tử vong) ở các quần xã đa dạng trong điều kiện tự nhiên.

Thông thường, phương pháp khảo sát đồng vị ổn định yêu cầu thao tác bằng tay và chỉ cho phép số lượng mẫu nhỏ. Nhưng các kỹ thuật mới ở phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore cần lượng mẫu bằng một phần sáu so với thao tác bằng tay để khảo sát đồng vị ổn định và cho phép xử lý đồng thời 16 mẫu.

Nhà khoa học Erin Nuccio nói: “Một kỹ thuật bán tự động sẽ giảm thời gian vận hành và cải thiện tính lặp lại bằng cách nhắm vào các bước cần nhiều thao tác thực hành bằng tay của phương pháp khảo sát đồng vị ổn định. Hiện tại, chúng tôi sử dụng phương pháp này để xử lý hơn một nghìn mẫu, bao gồm vài mẫu từ môi trường đất rất nhỏ chưa được nghiên cứu”.

Một môi trường sống rất nhỏ như vậy là đất xung quanh các mô của nấm mycorrhizae, một loài nấm thiết lập mối quan hệ cộng sinh với 72% các loài thực vật trên cạn. Để đổi lấy carbon thực vật, nấm rễ cung cấp cho cây ký chủ các chất thiết yếu như nitơ, phospho và nước. 

Trong nghiên cứu để chứng minh điều này, các tác giả đã cho thấy “lưới thức ăn” của các tương tác được kích thích bởi nấm mycorrhizae trong đất.

“Chúng tôi nghĩ rằng đây là một lộ trình chính để phân bố rộng rãi carbon vào đất. Đất chứa một lượng lớn carbon hữu cơ tuần hoàn trong hành tinh. Chúng tôi đã giải trình tự một lượng nhỏ DNA, xác định các vi sinh vật đang hoạt động, sau đó tái tạo bộ gen của chúng và các tương tác tiềm năng”, Jennifer Pett-Ridge cho biết.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Phys.org