鑒定土壤活性微生物只需幾小時

  科技日報華盛頓6月24日電 (記者劉海英)美國能源部下屬勞倫斯·伯克利國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室等機構研究人員24日在《自然·通訊》雜志發表研究報告稱,他們使用一種名為BONCAT+FACS的技術,幾個小時就能成功鑒別出土壤樣本中存在的活性微生物。研究人員稱,該研究可能會改變目前科學家對土壤微生物的研究范式,對于農業可持續發展和環境工程研究具有重要意義。

  BONCAT是“生物正交非標準氨基酸標記”的縮寫,由美國加州理工學院遺傳學家于2006年發明,用于分離細胞中新制造的蛋白質。能源部研究人員改進了這一方法,開發出BONCAT+FACS(熒光激活細胞分選)技術,使他們能夠根據熒光標記分子的存在與否對單細胞生物進行分類。相比以前的微生物鑒定方法,新技術不僅更簡化、可靠,也更節省時間,整個過程只需要幾個小時,是一種有效的土壤微生物研究手段。研究人使用該方法測量了田納西州橡樹嶺地區兩個土壤樣本中的微生物種群活性,成功分離出了樣本中存在的活性微生物。

  土壤中含有地球上最多樣化的微生物群落。每一克土壤中都有成千上萬種微生物,它們是陸地生態系統的支柱,也是農業可持續發展的關鍵。但由于大多數土壤微生物無法在實驗室的培養物中生長,因此要研究這些微生物的活動和相互作用很困難。早在500多年前,達芬奇就指出,人類“對天體運動的了解遠甚于腳下的土壤”。時至今日,土壤微生物依然是科學家面臨的重要研究課題。新研究則表明,BONCAT+FACS是一種有效的工具,能夠幫助科學家揭示土壤過程與特定微生物種群之間的關系。

  研究人員表示,利用BONCAT+FACS技術,能夠有效地原位檢測土壤微生物活性組分,確定在特定時間里有哪些微生物是活躍的,又有哪些微生物處于休眠狀態,這有助于科學家深入了解微生物如何對正常的棲息地波動和極端氣候事件(如干旱和洪水)作出反應,進而推動土壤微生物研究。對于利用微生物來改善農業用地,提高作物抗性,推動環境工程發展具有重要意義。

  總編輯圈點

  土壤不光是破碎的礦物巖石和動植物殘體,還要有復雜的微生物群體,才能成為農作物繁盛的基底。如果沒有真菌和細菌等小家伙分解大分子,土壤就沒有肥力,而且特定植物會有一套微生物生態系統配合共生。新的快速篩查微生物的技術,能讓人類更快掌握某地土壤狀況,無論是保護微系統,還是種植適合的農作物,都將更加簡單。