زیست شناسی کاربردی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

براساس موضوعات

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

اطلاعات آماری نشریه

راهنمای نویسندگان

جهت رفع مشکل پرداخت مالی در سامانه

راهنمای ثبت نام داروان در Publons

داوران سال 1398

داوران سال 1399

داوران سال 1400

داوران سال 1401

بررسی و مقایسه اثر پرایمر در ارزیابی ساختار جوامع باکتریایی خاک مناطق نیمه خشک با روش Illumina Miseq

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1-دانشجوی دکترا ، گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران 2- موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، ،سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 1-دانشیار ،گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا س، تهران، ایران 2- مرکز تحقیقات میکروبیولوژی کاربردی و بیوتکنولوژی میکروبی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

3 استاد،موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

4 استادیار ، گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا (س)،تهران ، ایران

چکیده

مقدمه: هدف از این مطالعه بررسی تاثیر نوع پرایمر در ارزیابی ساختار جمعیت میکروبی در خاک یک اکوسیستم نیمه خشک بوده است. مواد و روشها: ِDNA نمونه­های خاک پس از استخراج و انجام PCR با دو جفت پرایمر مربوط به نواحی V1-V3 و V4-V5 توالی­یابی و داده­ها با نرم افزار QIME آنالیز شدند. نتایج: آنالیزNext Generation Sequencing  نشان داد پرایمر V4-V5 توانست 97/9 درصد از باکتری­ها را شناسایی کند در حالیکه 90/4 درصد از باکتری­ها با جفت پرایمر V1-V3 شناسایی شدند. جفت پرایمر V1-V3 توانست درصد بیشتری از Proteobacteria (37/8درصد) را شناسایی کند در صورتی­که جفت پرایمر V4-V5 در شناسایی Actinobacteria (33/6 درصد) بهتر عمل کرده است. بعلاوه جفت پرایمر V4-V5 در سطوح تاکسونومیکی راسته، خانواده و جنس تعداد بیشتری را در نمونه­های خاک مطالعه شده در مقایسه با جفت پرایمر V1-V3 شناسایی کرد. بحث: با وجود عملکرد بهتر پرایمر V4-V5 و با توجه به اینکه برخی از اجزای سطوح مختلف تاکسونومیکی با یکی از جفت پرایمرهای استفاده شده شناسایی شدند به نظر می­رسد به منظور ارزیابی دقیق­تر جمعیت­های میکروبی بهتر است از حداقل دو سری پرایمر استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Assay and comparison the impact of primer in evaluation of bacterial community structure in semiarid area by Illumina Miseq

نویسندگان [English]

  • Maryam Teimouri 1
  • Parisa Mohammadi 2
  • Adel Jalili 3
  • Roghaye Zarei 4

1 1-PhD , Department of Microbiology, Faculty of Biological Sciences, Al-Zahra University, Tehran, Iran. 2- Forestry and Pasture Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran, Iran

2 1-Associate Professor, Associate Professor, Department of Microbiology, Faculty of Biological Sciences,Tehran,, Iran 2-Applied Microbiology and Microbial Biotechnology Research Center, Al-Zahra University, Tehran, Iran

3 Professor, National Forestry and Rangeland Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran, Iran

4 Assistant Professor, Department of Plant Sciences, Faculty of Biological Sciences, Al-Zahra University (S), Tehran, Iran

چکیده [English]

The aim of this study was to compare the effect of primers in evaluating soil bacterial community structure. For this purpose, soil samples were taken from cold and warm area which grazed (disturbed) or not grazed (undisturbed) in spring and autumn. Microbial DNA was extracted and sequenced after amplification by two primers which amplify V1-V3 and V4-V5 area of 16S rRNA. Next generation sequencing data were analyzed by QIME to determine bacterial community structure. Results showed the effect of area, grazing and season on bacterial community structure. NGS data analysis showed that primers which amplified V4-V5 area identified more bacteria (97.9%) in compared to V1-V3 primers (90.4%). V1-V3 primers had better efficiency to identify Proteobacteria (37.85%) in compared to V4-V5 which identified more Actinobacteria (33.6%). In addition, V4-V5 primers identified more bacteria in class, family and genus taxonomic groups in compared to V1-V3 primer. Although V4-V5 primer had better efficiency in bacteria identification, it is recommended to use both primers to evaluate precisely bacterial community structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biodiversity
  • Microbial Community
  • Next generation Sequencing
  • Soil microbiology
  • Taxonomy
مراجع
Aislabie, J., Jordan, S., Ayton, J., Klassen, J. L., Barker, G. M. and Turnerb, S. (2009). Bacterial diversity associated with ornithogenic soil of the Ross Sea region, Antarctica. Canadian Journal of Microbiology, 55: 21-36.
Bachar, A., Al-Ashhab, A., Soares, M.I., Sklarz, M.Y., Angel, R., Ungar, E.D. and Gillor,O. (2010). Soil microbial abundance and diversity along a low precipitation gradient. Microbial Ecology, 60: 453-61.
Castro, H.F., Classen, A.T., Austin, E.E., Norby, R.J. and Schadt, C.W. (2010). Soil microbial community responses to multiple experimental climate change drivers. Applied and Environmental Microbiology, 76: 999–1007.
da C Jesus, E., Marsh, T. L., Tiedje, J. M., and de S Moreira, F. M. (2009). Changes in land use alter the structure of bacterial communities in Western Amazon soils. ISME Journal, 3: 1004–1011.
Dowd, S.E., Callaway, T. R., Wolcott, R.D., Sun, Y., McKeehan, T., Hagevoort, R. G.and Edrington, T.S. (2008). Evaluation of the bacterial diversity in the feces of cattle using 16S rDNA bacterial tag-encoded FLX amplicon pyrosequencing (bTEFAP). BMC Microbiology, 8: 1-8.
Fredriksson, N.J., Hermansson, M. and Wilen, B.M. (2013). The choice of PCR primers has great impact on assessments of bacterial community diversity and dynamics in a wastewater treatment plant. PLoS One 8:e76431. doi:10.1371/journal.pone.0076431
Hackl, E., Bachmann, G. and Zechmeister-Bolternstern, S. (2004). Microbial nitrogen turnover in soils under different types of natural forest. Forest Ecology and Management, 188: 101–112.
Hamady, M., Walker, J.J., Harris, J.K., Gold, N.J., Knight, R. (2008). Error-correcting barcoded primers for pyrosequencing hundreds of samples in multiplex. Nature Methods, 5: 235–237.
Keshri, J., Mishra, A. and Jha, B. (2013). .Microbial population index and community structure in saline-alkaline soil using gene targeted metagenomics. Microbiology Research, 168:165-73
Klindworth, A., Pruesse, E., Schweer, T., Peplies, J., Quast, C., Horn, M. and Glöckner, O. (2013). Evaluation of general 16S ribosomal RNA gene PCR primers for classical and next-generation sequencing-based diversity studies. Nucleic Acids Research, 41: e1
Makhalanyane, T.P., Valverde, A., Birkeland, N.K., Cary, S.C., Tuffin, I.M. and Cowan, D.A. (2013). Evidence for successional development in Antarctic hypolithic bacterial communities. The ISME Journal, 7: 2080–2090.
Mc Hugh, T.A. and Schwartz, E. (2015). A watering manipulation in a semiarid grassland induced changes in fungal but not bacterial community composition. Pedobiologia, 59: 121-127.
Nannipieri, P., Ascher, J. Ceccherini, M.T., Landi, L., Pietramellara, G. and Renella, G. (2003). Microbial diversity and soil functions. European Journal of Soil Science, 54: 655–670.
Masella, A.P., Bartram, A.K., Truszkowski, J.M., Brown, D. G., Neufeld, J.D.  (2012). PANDAseq: paired-end assembler for illumina sequences. BMC Bioinformatics, 13, Article number: 31.
Page, A. L. (1982). Methods of Soil Analysis. Part 2-Chemical and microbiological Properties, 2th Edition. American Society of Agronomy, Inc., Soil Science Society of America, Inc 1159 Pp. Wisconsin
Pinto, A.J. and Raskin, L. (2012). PCR biases distort bacterial and archaeal community structure in pyrosequencing datasets. PLOS ONE;7: Article e43093.
Rao, S., Chan, Y., Lacap, D. C., Hyde, K. D., Pointing, S. B. and Farrell, R. L. (2012). Low-diversity fungal assemblage in an Antarctic Dry Valleys soil. Polar Biology, 35: 567–574.
Rao, S., Chan, Y., Bugler-Lacap, D.C., Bhatnagar, A., Bhatnagar, M. and Pointing, S.B. (2016). Microbial diversity in soil, sand dune and rock substrates of the Thar Monsoon Desert. India. Indian Journal of Microbiology, 5: 35–45.
Rappé, M.S. and Giovannoni, S.J. (2003). The Uncultured Microbial Majority. Annual Review of Microbiology, 57: 369-394.
Rintala, A., Pietilä, S., Munukka, E., Eerola, E., Pursiheimo, J.P., Laiho, A., Pekkala, S. and Huovinen, P. (2017). Gut microbiota analysis results are highly dependent on the 16S rRNA gene target region, whereas the impact of DNA extraction is minor. Journal of Biomolecular Techniques, 28, 19–30.
Torsvik, V. and Øvreås, L. (2002). Microbial diversity and function in soil: from genes to ecosystems. Current Opinions in Microbiology, 5: 240-245.
Tremblay, J., Singh, K., Fern, A., Kirton, E.S. He, S., Woyke, T., Lee, J., Chen, F., Dangl, J.L. and Tring, S.G. (2015). Primer and platform effects on 16S rRNA tag sequencing. Frontier in Microbiology; 6: 771.
Wang, M., Liu, S., Wang, F., Sun, B., Zhou, J. and Yang, Y. (2015). Microbial responses to southward and northward Cambisol soil transplant. Microbiology Open, 4: 931–940.
Wurst, S., De Deyn, G.B. and Orwin, K. (2012). Soil biodiversity and function. Pages 28-44 in Wall, DH, ed. Soil Ecology and ecosystem services Oxford University Press.
 
 
 
زیست شناسی کاربردی
دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 71
خرداد 1401
صفحه 79-97
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار