For når spånerne er nede - at bevare britisk jords mikrobielle biodiversitet til landbruget

Forskere fra Storbritanniens førende landbrugsforskningsinstitutter er gået sammen om at skabe en ny UK Crop Microbiome Cyrobank (UK-CMCB) for at sikre fremtidig forskning og lette den bæredygtige forbedring af udbyttet af Storbritanniens seks store fødevareafgrøder, herunder byg, havre, raps, kartoffel, sukkerroer og hvede.

CABI, hvem leder BBSRC-projektet, slutter sig til forskere fra Rothamsted Research, Scotland's Rural College (SRUC) og John Innes Centre, i at udvikle en 'Noah's Ark' af britiske mikrober fra afgrødesystemer, der vil udgøre den første offentligt tilgængelige ressource af sin art overalt i verden.

Forskere fra University of East Anglia (UEA) og James Hutton Institute vil også samarbejde om initiativet, som vil bruge state-of-the-art kryoforskningsteknikker til at bevare vigtige afgrødemikrobiomprøver fra forskellige jordtyper i hele Storbritannien.

UK-CMCB vil give forskere mulighed for at hente data og prøver til deres arbejde, inklusive levende mikrobielt materiale samt genomiske og metagenomiske sekvenser (DNA) fra forskellige mikrobiommiljøer, inklusive rhizoplanet.

Mikrobiomer er alle de mikrober, der findes i et økosystem, i dette tilfælde dem, der er forbundet med afgrødeplanten, om de er til stede i bladene, frø og stængler eller i bulkjorden omkring rødderne. Et gavnligt mikrobiom resulterer i en sund plante og et forbedret afgrødeudbytte og mad af bedre kvalitet.

Dr. Matthew Ryan, Kurator, Genressourceindsamling hos CABI, sagde, "Ved at bevare disse værdifulde afgrødemikrobielle prøver, fra et 'unikt øjebliksbillede i tiden, ' vi vil generere en repræsentant, meget værdifuld og unik ressource fra centrale britiske afgrødesystemer, der vil blive en vital ressource for videnskabelige forskere i generationer fremover.

"Vi vil bruge UK-udviklet kryoteknologi, der bruger flydende nitrogen til at holde prøverne sikre ved meget kolde temperaturer. Hvis du vil, det er en 'Noah's Ark' af britiske mikrober fra afgrødesystemer og en, der har mange potentielle spændende anvendelser."

Alle projektets ressourcer vil blive fuldt karakteriseret ved hjælp af avancerede DNA-sekventeringsteknikker for at forskerne kan opdage, hvilke mikrober - svampe, bakterie, archaea (encellede mikroorganismer med struktur svarende til bakterier) og vira - er der, hvad de laver i mikrobiomet, og hvilken rolle de spiller for at øge afgrødevæksten. UK-CMCB vil oprette en kurateret database med prøveoplysninger forbundet med kommenterede sekvenser, metadata og analytiske værktøjer til slutbrugere.

Dette vil være den første synkroniserede ressource, der dækker det samlede mikrobiom af en række afgrøder i standardiserede jordtyper, understøttet af bioinformatik, mikrobiologer, plantesundhedseksperter og lagerfaciliteter i verdensklasse.

Dr. Tim Mauchline, Plante- og jordmikrobiolog ved Rothamsted Research, sagde, "Jordsundhed er særlig vigtig. Hvis vi bedre kan forstå funktionen af ​​mikrober, der er til stede i vores jord, kan vi bruge disse oplysninger til at hjælpe landmænd med at producere bæredygtige afgrøder. Der er et klart behov for at øge fødevareproduktionen og reducere vores afhængighed af kunstgødning og pesticider. Det er bydende nødvendigt, at der findes biologiske løsninger for at hjælpe med at sikre Storbritanniens fødevaresikkerhed."

Dr. Nicola Holden, leder genomik- og bioinformatikteamet på SRUC og James Hutton Institute, sagde, "Vi befinder os på et meget spændende tidspunkt i vores forståelse af mikrobiomer på grund af fremskridt inden for dyb sekventering, fortæller os ikke kun om sammensætningen af ​​mikrobiomer, men også informere om deres funktioner. Denne ressource vil give basisdata for, hvordan forskellige afgrødetyper og den jord, de dyrkes i, påvirker mikrobiomet. Vores ambition er at levere en omfattende ressource, der vil blive brugt til at optimere afgrødeproduktionssystemer."

En yderligere arbejdspakke vil blive fokuseret på at demonstrere anvendeligheden af ​​UK-CMCB til isolering af plantevækstfremmende bakterier og syntetisk samfundskonstruktion.

Dette vil involvere karakterisering af den dyrkbare mikrobiota forbundet med afgrødeplanter og generering af afgrødeassocierede syntetiske mikrobielle samfund (SynComs) og test for deres positive indvirkning på plantevækst. De mikrobielle konsortier, der genereres gennem denne arbejdspakke, vil blive tilføjet til CryoBanken og gjort tilgængelig for offentligheden.

Dr. Jacob Malone, Gruppeleder, Molekylær mikrobiologi ved John Innes Centre, hvem der skal lede SynCom konstruktions- og testarbejdet sagde, "UK-CMCB vil give en omfattende platform til at muliggøre forskning i at optimere planteudbytte og levere bæredygtige alternativer til miljøskadelige agrokemikalier."

Det 5-årige projekt starter i oktober 2020 og vil engagere sig med CHAP, Storbritanniens Agritech-center for afgrødesundhed og -beskyttelse, akademiske undersøgelser og industri.