Monitoring biological soil crust succession using molecular analyses

  • 558 views
Uploaded on

Inferring biological soil crust successional stage using combined PLFA, DGGE, physical and biophysiological analyses

Inferring biological soil crust successional stage using combined PLFA, DGGE, physical and biophysiological analyses

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
558
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1

Actions

Shares
Downloads
4
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1.  
  • 2. חיזוי מצב הסוקצסיה בקרומי קרקע ביולוגים על ידי מדידות פיזיקליות , ביו - פיזיולוגיות ובשילוב עם שיטות מולקולריות (DGGE 16S rRNA) ו אנליזות של חומצות שומן פוספוליפידיות ( PLFA ) בן - דוד א . אריק 1 , צעדי אלי 1 , שר יוני 2 , צירקין רג ' ינה 2 , נג ' ידאת עלי 2 1 משאבי טבע , מרכז מחקר גילת , מינהל המחקר החקלאי . 2 המחלקה למיקרוביולוגיה והידרולוגיה סביבתית , המכונים לחקר המדבר , אוניברסיטת בן - גוריון בנגב .
  • 3. שינויי אקלים
    • שינויי אקלים קשורים לאי יציבות בכמות ובדפוסים של משקעים הן בזמן והן במרחב והשפעתם ניכרת בחלקים גדולים של כדור הארץ .
    Image based on data from the  Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
  • 4.
    • שינויי אקלים קשורים לאי יציבות בכמות ובדפוסים של משקעים הן בזמן והן במרחב ומשפיעים על חלקים גדולים של כדור הארץ .
    • אזורים צחיחים רגישים לשינויי אקלים ומהווים מערכת אידאלית ללמידת השפעת שינויי אקלים על מבנה האוכלוסייה בקרקע .
    שינויי אקלים
  • 5. שינויי אקלים
    • שינויי אקלים קשורים לאי יציבות בכמות ובדפוסים של משקעים הן בזמן והן במרחב ומשפיעים על חלקים גדולים של כדור הארץ .
    • אזורים צחיחים רגישים לשינויי אקלים ומהווים מערכת אידאלית ללמידת השפעת שינויי אקלים על מבנה האוכלוסייה בקרקע .
    • אוכלוסיות קרקע מיקרוביאליות באזורים צחיחים וצחיחים למחצה מיוצגות בעיקר ע " י קרומי קרקע ביולוגים .
  • 6. קרומי קרקע ביולוגים
    • קרומי הקרקע הביולוגיים מהווים גורם רב - חשיבות במערכת האקולוגית :
    • כמייצבי פני הקרקע
  • 7. קרומי קרקע ביולוגים
    • קרומי הקרקע הביולוגיים מהווים גורם רב - חשיבות במערכת האקולוגית :
    • כמיצבי פני הקרקע
    • יצרנים ראשוניים בשרשרות מזון
    • מעשירים את הקרקע בחנקן ופחמן
    • יוצרים / מעכבים נגר
    • מעודדים / מעכבים עיגון זרעים בקרקע ונביטה
    • הם יכולים להופיע בהרכבים שונים של אוכלוסיות : ציאנובקטריות , אצות קרקע , חזזיות וטחבים
    • הסוקצסיה שלהם מושפעת מהבדלים בכמות הגשמים ולחות הקרקע
  • 8. שלבים בהתפתחות קרום קרקע ביולוגי B. Boeken 10 mm 1 2 3 4 Loose soil Silt seal after wetting Cyanobacteria Crust with mosses and lichens
  • 9. SEMI-ARID ARID HYPER-ARID BEER SHEVA NIZZANA ANNUAL AVERAGE RAINFALL STUDY SITES
  • 10. השערות המחקר
    • השפעת רמת הצחיחות וכמות הגשם על השלב הסוקצסיוני של הקרום הביולוגי תבוא לידי ביטוי בהרכב האוכלוסייה המיקרוביאלית בקרקע .
    • רמת הצחיחות יכולה לשמש ככלי לחיזוי כיוון הסוקצסיה של הקרום הביולוגי ותרחישים עתידים הקשורים לשינויי אקלים .
  • 11. מטרות המחקר
    • קבלת תובנה לגבי הביומסה וההרכב המיקרוביאלי של הקרומים בדיונות החול לאורך גרדינט הגשם .
    • האם שימוש בחומצות השומן הפוספוליפידיות המצויות באורגניזמים ו / או בחינת רצף הבסיסים המקודדים לגן - rRNA S 16 יכולים לשמש בידינו אמצעי להערכת השלב הסוקצסיוני של קרומי הקרקע הביולוגיים ?
  • 12. שיטות המחקר
    • מעקב אחרי שלבי הסוקצסיה של הקרום הביולוגי :
      • שיטות פיזיקליות : לחץ הדרוש לשבירת הקרום ושיעור חדירות הקרום למים .
      • שיטות ביו - פיזיקליות : תכולת פוליסכרידים , חלבון וכלורופיל ( a ו - b ) .
    • לקבלת תובנה על הביומסה וההרכב המיקרוביאלי של הקרומים :
      • אנליזת חומצות שומן פוספוליפידיות ( PLFA ).
      • .16S rRNA - DGGE
  • 13. חומצות שומן פוספוליפידיות (PLFA)
    • אנליזת PLFA מספקת אינפורמציה לגבי כלל האוכלוסייה המיקרוביאלית בשלושה תחומים :
    • ביומסה – PLFA מתפרק במהירות כאשר התא מת , לכן כלל ה - PLFA בדוגמה מייצגים את כל התאים החיים .
    • טביעת אצבע של האוכלוסייה – אורגניזמים מסויימים מייצרים חומצות שומן ספציפיות ולכן מתאפשר כימות של קבוצות מיקרוביאליות פונקציונאליות כגון מחזרי ברזל וגופרית , גרם חיובי ושלילי וכו '. האחוז היחסי של קבוצות אלו מכלל האוכלוסייה יוצר ' טביעת אצבע ' של האוכלוסייה הנדונה .
    • פעילות מיקרוביאלית – חיידקים מסויימים , במיוחד פרוטאובקטריה , מגיבים לעקה סביבתית באמצעות שינוי חומצות שומן ספיציפיות בממברנת התא . שינויים אלו מאפשרים תובנה לגבי המצב המטבולי של חידקים אלו .
    חומצות שומן פוספוליפידיות הינם המרכיב העיקרי בממברנה של מיקרואורגניזמים
  • 14. אנליזת חומצות שומן פוספוליפידיות
  • 15. אנליזת DGGE DGGE – פרופיל וזהות של מינים דומיננטים באוכלוסייה
  • 16. משתנים פיזיקלים משתנים ביופיזיקלים
  • 17. Fig. 1. Total PLFA-based biomass (nmol g - 1 dry weight) for the three sites along the aridity gradient according to the method of Franzmann et al. (1996) . ביומסה מיקרוביאלית כללית ( nmol PLFA g -1 ) לאורך גראדינט הגשם a a b
  • 18. יחסים נבחרים בין קבוצות חומצות שומן יחס גרם שלילי / גרם חיובי יחס חידקים / אוכלוסייה כללית שיעור השוני באוכלוסייה
  • 19. Fig. 2. PCA ordination of relative PLFA abundance data (mol%) for the crust samples from the three tested sites. (a) The PCA ordination plot showing average and standard deviation of the coordinates of each point from each of the three sites. (b) The loading plot of individual PLFA species. אורדינצית PCA של נתוני אחוזי חומצות השומן הפוספוליפידיות בקרומי קרקע משלושת האתרים
  • 20. 16S rRNA Targeted DGGE Fingerprinting of Microbial Communities Dendrogram from multivariate cluster, Ward's cluster analysis of the DGGE banding patterns of the three sites. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) banding pattern differences between the three sites. SEMI ARID ARID HYPER ARID SEMIARID HYPER ARID ARID
  • 21. Closest matches of excised and sequenced 16S rRNA-derived DGGE bands SEMI ARID ARID HYPER ARID
  • 22. מסקנות