DNA SOM STREGKODER FOR KOMPLEKSE MIKROBE MILJØER

Transkript

1 DNA SOM STREGKODER FOR KOMPLEKSE MIKROBE MILJØER Lars Hestbjerg Hansen, Universitet Plantekongress Herning Jan

2 I dag: Hvorfor er mikroorganismer vigtige i forhold til planter? Hvordan analyserer vi DNA fingeraftryk? Hvad kan man vise om mikroorganismer med DNA? Plantekongress Herning Jan

3 Planters nærmiljø 10 Mia bakterier og mellem 4000 og forskellige bakteriearter i 1 g jord! Endnuflere bakterie vira! Nogle beskytter planter Nogle gør planter syge Nogle gør sørger for at skaffe næringsstoffer til planterne Plantekongress Herning Jan

4 Den store plade afvigelse Man kan kun dyrke ca 1% af bakterierne I miljøet. Men man kan kigge på deres DNA og dermed egenskaber

5 Hvordan gør vi? Amplicon sekventering Metabarcoding Shotgun sekventering 5

6 Hvordan gør vi? Jord Miljøet Plantekongress Herning Jan

7 Funktioner & påvisning fra gener lacz koder for et enzym der spalter laktose repa- koder for et enzym der sørger for plasmid replication gyra koder for et enzym der sørger for for DNA struktur 16S rrna genet et genetisk stregkode til at identifisere forskellige bakterie arter DNA 16S sequence: sequences lacz Stregkode Protein sequence: sammenligning LacZ Funktion Function AAAUUGAAGAGUUUGAUCAUGGCUCAGAUU GAACGCUGGCGGCAGGCCUAACACAUGCAA GUCGAACGGUAACAGGAAGCAGCUUGCUGCUUCGCUGAC GAGUGGCGGACGGGUGAGUAAUGUCUGGGAAGCUGCCU ATGACCATGATTACGGATTCACTGGCCGT CGTTTTACAACGTCGTGACTGGGAAAAC GAUGGAGGGGGAUA CCTGGCGTTACCCAACTTAATCGCCTTGC AGCACATCCCCCTTTCGCCAGCTGGCGT AATAGCGAAGAGGCCCGCACC. AGAGTTTGATCCTGGCTCAGGATGAACGCTGGCGGCGTGCT TAACACATGCAAGTCGAGCGATGAAGTTTCCTTCGGGAAAC GGATTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTG CCTCATAGAGTGGAATAGCCTTCCGAAAGGAAGATTAA E. coli MTMITDSLAVVLQRRDWEN PGVTQLNRLAAHPPFASW Clostridum RNSEEART.. perfringens Kan spise lactose Kan spise lactose Kan slå dig ihjel Plantekongress Herning Jan

8 Hvordan gør vi? -sekventering stregkoder per prøve! Plantekongress Herning Jan

9 Bakterierogsvampe i verdens vinmarker Microwine Plantekongress Herning Jan

10 Vinmarks mikrobiomer Land-, region- eller mark-skala 3 Danish vinards Plantekongress Herning Jan

11 Specielle arter for hvert sted Plantekongress Herning Jan

12 Funktioner I jord Plantekongress Herning Jan

13 Vinmark probiotika? CuSO 4 vs Lactobacillus plantarum MW-1 10E5 10E4 10E3 10E2 Plantekongress Herning Jan

14 Bakterier under de 2 behandlinger Bakterier viser en klar forskel afhængig af behandling; Organismen tilhører familien Lactobacillacea som er probiotika stammen MW-1 Denne familie er forskelligt udbredt mellem de 2 behandlinger undtaget i Februar Plantekongress Herning Jan

15 Svampe under de 2 behandlinger Svampesamfundet ændrer sig kraftigt med tiden imens behandlingen ikke har stor indflydelse Den gradvist øgede tilstedeværelse af dominerende arter viser hvor dynamisk svampesamfundet er. Forskellen mellem behandlinger kan være gemt, men prøvetagning på forskellige tidspunkter gør at vi kan se dem. Plantekongress Herning Jan

16 Ændringer over tid Bakteriesamfundet er tilsyneladende ikke påvirket af årstid Bakteriesamfund(16S) Svampesamfundet er derimod meget påvirkelige af årstiden og endda indenfor en måned Svampesamfund(ITS) Plantekongress Herning Jan

17 Ændringer, CuSO 4 vs Lactobacillus MW-1 Bakteriesamfund(16S) Svampesamfund(ITS) Bakteriesamfundet er tydeligt påvirket af behandlingsmetode: Kobber eller MW-1 I grønt ligger prøver før spray og til allersidst, 2 måneder efter høst Svampesamfundets sammensætning er derimod upåvirket af behandlingsmetoden Plantekongress Herning Jan

18 Ændrer gødning den mikrobielle sammensætning og dermed økosystemets funktion?? Replikate afsnit!! The CRUCIAL felt forsøg 20 km vest for København. Inkludererde 11 behandlinger, gentaget på 3 afsnit på 891m 2 hver COWI A/S Plantekongress Herning Jan

19 Bakterie række fordeling som konsekvens af tilsatte gødningsstoffer Fig. 3 The relative abundance of phyla and proteobacterial classes for each soil treatment. Means of three replicates ± standard error of the mean. Soil Biology and Biochemistry, Volume 57, 2013, Plantekongress Herning Jan

20 Perspektiver Kortlægge biologisk plantebeskyttelse Diagnostisk værktøj på marker? Kortlægge plantevækst-fremmende mikroorganismer Få større forståelse for biologiske netværk generelt. Plantekongress Herning Jan

21 Acknowledgements Alex Gobbi and Ifigeneia Kyrkou (PhD students Microwine) Lea Ellegaard-Jensen (PostDoc, Microwine) EU, Marie Curie Actions European Training Network: MicroWine Microbial Metagenomics and the Modern Wine Industry Environmental Microbial Genomics group 21