भाग 2 मिट्टी माइक्रोबायोम विश्लेषण के आधार पर तीन पारिस्थितिकी में गुणवत्ता भिन्नता और सिस्टांच डेजर्टिकोला के पर्यावरण के बीच नियामक संबंध
Mar 03, 2022
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प्रमुख माइक्रोबियल समुदाय बहुतायत, पीएचजी सामग्री और पारिस्थितिक कारकों के बीच संबंध।कोर, बायोमार्कर माइक्रोबायोम बहुतायत, पीएचजी सामग्री और पारिस्थितिक कारकों का निरर्थक विश्लेषण क्रम स्तर पर किया गया था, और प्रभावों के आधार पर पुनर्विश्लेषण किया गया था। विचरण की समायोजित व्याख्या 82.70 प्रतिशत (तालिका S7) थी। Sphingomonadales ने 45.7 प्रतिशत PhGs सामग्री (p=0.002) के बारे में बताया। स्यूडोनोकार्डियल्स ने 22.4 प्रतिशत पीएचजी सामग्री (पी=0.01) की व्याख्या की। 2′-एसिटाइलैक्टोसिड को स्यूडोनोकार्डियल्स और ओशनोस्पिरिल्स के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध किया गया था और स्फिंगोमोनाडेल्स (छवि 5 ए) के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध था। इचिनाकोसाइड Sphingomonadales के साथ काफी सकारात्मक था।
सिस्टांचेअर्क रोक सकता हैभूलने की बीमारीबीमारी
बायोमार्कर बहुतायत के लिए सहसंबंध विश्लेषण किया गया था,पीएचजीसामग्री (चित्र। S3 और तालिका S5), और पारिस्थितिक कारक (तालिका S6)। सहसंबंध नेटवर्क (छवि 5 बी) के परिणामों से पता चला है कि 2′-एसिटाइलैक्टेओसिड को ओशनोस्पिरिल्स, राइज़ोबियल्स और थियोट्रिचलेस के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध किया गया था, जबकि सभी मिट्टी के नमूनों में स्यूडोनोकार्डियल और नाइट्रोसोमोनाडेल्स के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध था। हीटमैप (चित्र। 5c-e) से पता चला है कि खारा-क्षार में औसत वार्षिक जल वाष्प दबाव के साथ टेबलसाइड आवास नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध हैप्रमुख माइक्रोबियल समुदाय बहुतायत, पीएचजी सामग्री और पारिस्थितिक कारकों के बीच संबंध।कोर, बायोमार्कर माइक्रोबायोम बहुतायत का निरर्थक विश्लेषण,पीएचजीसामग्री, और पारिस्थितिक कारकों को क्रम स्तर पर प्रदर्शित किया गया था, और प्रभावों के आधार पर पुनर्विश्लेषण किया गया था। विचरण की समायोजित व्याख्या 82.70 प्रतिशत (तालिका S7) थी। Sphingomonadales ने 45.7 प्रतिशत PhGs सामग्री (p=0.002) के बारे में बताया। स्यूडोनोकार्डियल्स ने 22.4 प्रतिशत पीएचजी सामग्री (पी=0.01) की व्याख्या की। 2′-एसिटाइलैक्टोसिड को स्यूडोनोकार्डियल्स और ओशनोस्पिरिल्स के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध किया गया था और स्फिंगोमोनाडेल्स (छवि 5 ए) के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध था। इचिनाकोसाइड Sphingomonadales के साथ काफी सकारात्मक था।
बायोमार्कर अबुन I भूमि के लिए सहसंबंध विश्लेषण किया गया था। इस बीच, सिस्टानोसाइड अवास ने माइक्रोकॉकल्स के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध किया और खारा-क्षारीय भूमि (छवि 5 सी) में राइजोबियल्स के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध है। घास के मैदान में, 2′-एसिटाइलैक्टोसिड औसत वार्षिक तापमान (छवि 5 डी) के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध था। रेतीली भूमि में, ट्यूबलोसाइड ए को नाइट्रोसोमोनाडेल्स (छवि 5e) के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध किया गया था।
सी. डेजर्टिकोला के तीन पारिस्थितिकी में जीवाणु माइक्रोबायोम का भविष्यसूचक कार्य।बैक्टीरियल माइक्रोबायोम के कार्यात्मक प्रोफाइल का अनुमान KEGG ऑर्थोलॉग समूहों (KOs) के अनुसार Tax4Fun का उपयोग करके डिक्रिप्टेड बैक्टीरियल टैक्सा की 16S rRNA जीन कॉपी संख्या के आधार पर लगाया गया था। कार्यात्मक भविष्यवाणी (चित्र। 6) के परिणामों ने प्रदर्शित किया कि सी। डेजर्टिकोला के तीन पारिस्थितिकी में मिट्टी के माइक्रोबायोम के कार्यात्मक चयापचय समान थे। चयापचयों के बीच, कार्बोहाइड्रेट, अमीनो एसिड, सह-कारक, और विटामिन और ऊर्जा चयापचय प्रचुर मात्रा में थे। पर्यावरण सूचना प्रसंस्करण में झिल्ली परिवहन और सिग्नल ट्रांसडक्शन भी प्रचुर मात्रा में थे।
सिस्टांचेअर्क हैसूजनरोधीगुण
बहस
हमारे पिछले काम ने प्रदर्शित किया कि psbA-टर्न अनुक्रम और 2′-एसिटाइलैक्टेओसिड का उपयोग आणविक और रासायनिक मार्कर के रूप में अंतर करने के लिए किया जा सकता हैC. मरुस्थलझिंजियांग और भीतरी मंगोलिया से27. क्षेत्र की जांच के साथ, हमने पाया कि सी। डेजर्टिका मुख्य रूप से तीन प्रकार के आवासों में निवास करती है, जिसमें एबिनुरलेक द्वारा खारा-क्षार भूमि, एलेक्सा लीग के आसपास की रेतीली भूमि और मध्यवर्ती रेगिस्तानी घास के मैदान शामिल हैं। तीन इकोटाइप सी। डेजर्टिका के चयापचय प्रोफाइल ने यह भी दिखाया कि 2′-एसिटाइलैक्टेओसिड को तीन पारिस्थितिकी को अलग करने के लिए एक रासायनिक मार्कर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। हमने सी. डेजर्टिकोला की गुणवत्ता और इसके गठन तंत्र की आनुवंशिकता, चयापचय और जलवायु कारकों के आयामों से भिन्नता पर चर्चा की। इसलिए, सूक्ष्म दृष्टिकोण से, सहसंबंध नेटवर्क विश्लेषण
माइक्रोबायोम बहुतायत से,पीएचजीसामग्री, और पारिस्थितिक कारकों का आयोजन तीन पारिस्थितिकी के मृदा सूक्ष्मजीव समुदाय की विशेषता को स्पष्ट करने के लिए किया गया थाC. डेजर्टिकोलाऔर गुणवत्ता भिन्नता के साथ उनका संबंध।
पानी। इसके अलावा, बैसिलेस्कैन विभिन्न प्रकार के कार्बनिक अम्लों, एंजाइमों, शारीरिक गतिविधियों और अन्य पदार्थों के साथ-साथ विभिन्न प्रकार के अन्य पोषक तत्वों को संश्लेषित करने के लिए समृद्ध चयापचय उत्पादों का उत्पादन करता है जिनका आसानी से उपयोग किया जा सकता है। तीन पारिस्थितिकी की सामान्य पर्यावरणीय विशेषताएं C. डेजर्टिकोलासूखा और मिट्टी का मरुस्थलीकरण हैं। एबिनूर झील के आसपास की मिट्टी भी खारा-क्षारीय तनाव के साथ है। यही कारण हो सकता है कि तीन पारिस्थितिकी के मूल मृदा सूक्ष्मजीव समुदायों में सूखा, नमक सहिष्णुता, क्षार प्रतिरोध और तनाव प्रतिरोध की कुछ विशेषताएं हैं।
सिस्टांचेअर्क विरोध कर सकता हैविकिरण
सी. डेजर्टिकोला के तीन प्रतिरूपों में पीएचजी की भिन्नता को प्रभावित करने वाले सूक्ष्मजीवी कारक।अंजीर। S3 C. डेजर्टिकोला के तीन पारिस्थितिकी के पीएचजी सामग्री का एक बॉक्स आरेख दिखाता है। आंकड़े से पता चलता है कि घास के मैदान और रेतीली भूमि की तुलना में खारा-क्षार भूमि में 2′-एसिटाइलैक्टोसिड सामग्री अधिक है, जो पिछले परिणाम अनुरूप है। निरर्थक विश्लेषण और एसोसिएशन नेटवर्क परिणाम बताते हैं कि ओशनोस्पिरिल्स 2′-एसिटाइलैक्टोसिड के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध है। ओशनोस्पिरिल्स, लवणीय-क्षारीय भूमि में एलडीए स्कोर के मामले में उच्चतम बायोमार्कर, विशेष रूप से समृद्ध हैं। ये बैक्टीरिया चयापचय और रूपात्मक रूप से विविध हैं, जिनमें से कुछ ऑक्सीजन की उपस्थिति में विकसित हो सकते हैं जबकि अन्य को अवायवीय वातावरण की आवश्यकता होती है। ओशनोस्पिरिल्स दो परिवारों से युक्त प्रोटोबैक्टीरिया का एक क्रम है। समुद्री स्पिरिलम अक्सर हड्डी खाने वाले कृमियों (ओसेडेक्स) का एक एंडोसिम्बियन्ट होता है। अधिकांश ओशनोस्पिरिल्स बढ़ने के लिए उच्च नमक सांद्रता को पसंद करते हैं या इसकी आवश्यकता होती है। विविध क्षेत्रों में अपनी वृद्धि के बावजूद, ओशनोस्पिरिल्स विभिन्न जैविक उत्पादों के टूटने से ऊर्जा प्राप्त करते हैं। इसलिए, उच्च लवणता और क्षारीयता, लवणीय-क्षारीय भूमि में ओशनोस्पिरिल्स के संवर्धन के मुख्य कारण हैं। यह परिणाम दृढ़ता से बताता है कि खारा-क्षार में 2′-एसिटाइलैक्टोसिड की उच्चतम सामग्री ओशनोस्पिरिल्स के संवर्धन से संबंधित है। हालांकि, ओशनोस्पिरिल्स और 2′-एसिटाइलैक्टेओसिड के बीच नियामक संबंध अभी भी खाली है, और आगे के शोध की आवश्यकता है।
सात पीएचजी की समग्र सामग्री घास के मैदान में सबसे अधिक है, जिनमें से इचिनाकोसाइड प्रमुख पीएचजी है। Echinacoside काफी सकारात्मक रूप से Sphingomonadales के साथ सहसंबद्ध है, जो अल्फा-प्रोटियस के भीतर एक अनुक्रम है और Erythrobacteraceae और Sphingomonadaceae के परिवार का गठन करता है। दोनों परिवार प्रकृति में आम हैं, खासकर मिट्टी, महासागरों और मीठे पानी में। Sphingomonadales में सुगंधित यौगिकों के लिए चयापचय क्षमता की एक विस्तृत श्रृंखला है, और कुछ उपभेद मूल्यवान बाह्य बायोपॉलिमर को संश्लेषित कर सकते हैं। स्फिंगोमोनास वर्ग के सभी पहले से ज्ञात सदस्य एरोबिक और रासायनिक रूप से कार्बनिक हैं। एकमात्र अपवाद वैकल्पिक अवायवीय इथेनॉल किण्वक है, जिसका उपयोग किण्वित पेय लुगदी का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। जीनस रोडोबैक्टर, पोर्फिरिन, और स्टैफिलोकोकस ऑरियस की कुछ प्रजातियों के साथ-साथ जीनस स्फिंगोमोनास की कुछ प्रजातियों में क्लोरोफिल ए होता है और इसलिए वैकल्पिक फोटो-ऑर्गनोट्रॉफ़ (प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से उत्पन्न ऊर्जा) 38 हैं। घास के मैदान में सी. डेजर्टिकोला की सबसे अच्छी गुणवत्ता समृद्ध माइक्रोबियल समुदाय विविधता और बायोमार्कर (स्फिंगोमोनाडेल्स) के चयापचय संबंधी कार्यों के कारण हो सकती है। यह खोज अलग-अलग पारिस्थितिकी में सी। डेजर्टिकोला की गुणवत्ता भिन्नता पर अध्ययन में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।
थ्री इकोटाइप्स सी. डेजर्टिकोला के मृदा माइक्रोबायोम्स के मेटाबोलिक फंक्शन प्रोफाइल की भविष्यवाणी।इस अध्ययन में पहली बार तीन प्रतिरूपों में सी. डेजर्टिकोला के मृदा माइक्रोबायोम के उपापचयी क्रिया प्रोफाइल (चित्र 6 और फ़ाइल S1) का प्रदर्शन किया गया। चयापचय के संदर्भ में, कार्बोहाइड्रेट चयापचय (स्टार्च और सुक्रोज चयापचय, ko00500; अमीनो चीनी और न्यूक्लियोटाइड चीनी चयापचय, ko00520) और अमीनो एसिड चयापचय (आर्जिनिन और प्रोलाइन चयापचय, ko00330; ग्लाइसिन, सेरीन, और थ्रेओनीन चयापचय, ko00260) अत्यधिक समृद्ध हैं। सूक्ष्म जीव। कार्बोहाइड्रेट चयापचय शरीर में कार्बोहाइड्रेट के गठन, टूटने और रूपांतरण के लिए जिम्मेदार है। कार्बोहाइड्रेट कई महत्वपूर्ण चयापचय मार्गों का आधार हैं। ग्लूकोज जैसे कार्बोहाइड्रेट प्रजातियों में कई चयापचय मार्गों का हिस्सा हैं। प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से पौधों द्वारा कार्बोहाइड्रेट को वातावरण से संश्लेषित किया जाता है और सेलुलर श्वसन के लिए सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जा सकता है। पौधे और सूक्ष्मजीव प्रोटीन और नाइट्रोजन युक्त पदार्थों को संश्लेषित करने के लिए पर्यावरण से अमोनिया, अमोनियम नमक, नाइट्राइट, नाइट्रेट और अन्य अकार्बनिक नाइट्रोजन को अवशोषित करते हैं। कुछ रोगाणु अमीनो एसिड को संश्लेषित करने के लिए N2 को हवा से अमोनिया नाइट्रोजन में परिवर्तित कर सकते हैं। प्राथमिक चयापचय में मृदा माइक्रोबायोम के चयापचय कार्य को समृद्ध किया गया था। यह संवर्धन बताता है कि माइक्रोबायोम पौधों को पोषण प्रदान कर सकते हैं और सूखे और अन्य तनावों के तहत उनके विकास को बढ़ावा दे सकते हैं।
मेटाबोलिक फ़ंक्शन प्रोफाइल ने यह भी दिखाया कि पर्यावरण सूचना प्रसंस्करण में, झिल्ली परिवहन (एबीसी ट्रांसपोर्टर, ko02010) और सिग्नल ट्रांसडक्शन (दो-घटक प्रणाली, ko02020) माइक्रोबायोम में अत्यधिक समृद्ध हैं। झिल्ली परिवहन तंत्र का एक संग्रह है जो एक बायोफिल्म के माध्यम से आयनों और छोटे अणुओं जैसे विलेय के पारित होने को नियंत्रित करता है, जो प्रोटीन में एम्बेडेड लिपिड का एक बाइलेयर है। झिल्ली को पार करने के नियमन को चयनात्मक झिल्ली की पारगम्यता के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, बायोफिल्म की एक विशेषता जो विभिन्न रासायनिक गुणों वाले पदार्थों को अलग करने में सक्षम बनाती है। दूसरे शब्दों में, ये झिल्लियाँ कुछ पदार्थों के लिए पारगम्य हो सकती हैं लेकिन अन्य के लिए नहीं। इन झिल्लियों के बीच, एबीसी ट्रांसपोर्टर मार्ग मृदा माइक्रोबायोम में अत्यधिक समृद्ध था। एटीपी-बाइंडिंग बॉक्स (एबीसी) ट्रांसपोर्टर बैक्टीरिया जैसे सूक्ष्मजीवों में सार्वभौमिक रूप से मौजूद हैं और आज ज्ञात सबसे बड़े प्रोटीन परिवारों में से एक हैं। ये ट्रांसपोर्टर एटीपी हाइड्रोलिसिस को आयनों, पेप्टाइड्स, लिपिड, ड्रग्स, शर्करा, प्रोटीन और स्टेरोल जैसे विविध सब्सट्रेट्स के सक्रिय परिवहन में भाग लेने के लिए बाध्य करते हैं। प्रोकैरियोट्स में एबीसी ट्रांसपोर्टरों की संरचना में आमतौर पर तीन भाग होते हैं। आम तौर पर, दो अक्षुण्ण झिल्ली प्रोटीन में से प्रत्येक में छह ट्रांसमेम्ब्रेन टुकड़े होते हैं: दो परिधीय प्रोटीन जो एटीपी को बांधते हैं और हाइड्रोलाइज करते हैं, और एक बाध्यकारी प्रोटीन का एक परिधीय (या लिपोप्रोटीन) सब्सट्रेट। जैसा कि कई बैक्टीरिया और आर्किया के जीनोम में देखा गया है, इन तीन घटकों के कई जीन ऑपेरॉन बनाते हैं। सूखा, लवणता और क्षार तनाव ने झिल्ली परिवहन कार्य को बढ़ावा दिया, विशेष रूप से मिट्टी के माइक्रोबायोम के सक्रिय परिवहन कार्य में सुधार।
सिग्नल ट्रांसडक्शन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक सेल के माध्यम से आणविक घटनाओं की एक श्रृंखला के रूप में एक रासायनिक या भौतिक संकेत प्रसारित किया जाता है। सबसे आम प्रोटीन किनेज-उत्प्रेरित प्रोटीन फास्फारिलीकरण है। दो-घटक प्रणाली एक संकेत मार्ग है जो कई जीवाणु विशेषताओं को नियंत्रित करता है, जैसे कि विषाक्तता, रोगजनकता, सहजीवन, गतिशीलता, पोषक तत्व अवशोषण, द्वितीयक चयापचयों का उत्पादन, चयापचय विनियमन और कोशिका विभाजन। ये प्रणालियाँ पर्यावरण या सेलुलर मापदंडों के आधार पर शारीरिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करती हैं, जिससे वे बदलती परिस्थितियों के अनुकूल हो सकें। मृदा माइक्रोबायोम के सिग्नल ट्रांसडक्शन को सूखा या खारा-क्षार तनाव द्वारा बढ़ावा दिया गया था।
सिस्टांचेनिकाल सकते हैंएंटीऑक्सिडेंट
निष्कर्ष
यह अध्ययन सी. डेजर्टिकोला के तीन पारिस्थितिकी प्रकारों के मृदा सूक्ष्म जीवों को प्रस्तुत करने वाला पहला है। निम्नलिखित निष्कर्ष प्राप्त होते हैं: (1) घास के मैदान में मृदा सूक्ष्मजीव समुदाय तीन आवासों में सबसे प्रचुर मात्रा में है। (2) तीन पारिस्थितिकी के बायोमार्कर भी निर्धारित किए गए थे: ओशनोस्पिरिल्स (खारा-क्षार भूमि), स्फिंगोमोनाडेल्स (घास का मैदान), और प्रोपियोनिबैक्टीरिया (रेतीली भूमि)। (3) कोर माइक्रोबायोम विश्लेषण ने प्रदर्शित किया कि सी। डेजर्टिकोला के मिट्टी के सूक्ष्मजीव समुदायों में ज्यादातर सूखा, नमक सहिष्णुता, क्षार प्रतिरोध और तनाव प्रतिरोध था, जैसे कि माइक्रोकॉकल्स और बेसिलस। (4) सहसंबंध विश्लेषण ने प्रदर्शित किया कि 2′-एसिटाइलैक्टोसाइड का ओशनोस्पिरिल्स के साथ सकारात्मक संबंध है और इचिनाकोसाइड का स्फिंगोमोनाडेल्स के साथ काफी सकारात्मक संबंध है। (5) Tax4Fun भविष्यवाणी करता है कि मृदा माइक्रोबायोम के तीन पारिस्थितिकी के चयापचय कार्य प्रोफाइल चयापचय और पर्यावरणीय सूचना प्रसंस्करण में समृद्ध हैं।
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