En brittisk veteskörd - en av de sex som har sin mikrobiom hållen och kurerad som en del av UK Crop Microbiome Cryobank. Kredit:Pixabay
Forskare från Storbritanniens främsta jordbruksforskningsinstitut har gått samman för att skapa en ny UK Crop Microbiome Cyrobank (UK-CMCB) för att säkra framtida forskning och underlätta en hållbar avkastningsförbättring av Storbritanniens sex stora livsmedelsgrödor inklusive korn, havre, raps, potatis, sockerbetor och vete.
CABI, vem leder BBSRC-projektet, ansluter sig till forskare från Rothamsted Research, Scotland's Rural College (SRUC) och John Innes Centre, i att utveckla en "Noaks ark" av brittiska mikrober från grödor som kommer att utgöra den första allmänt tillgängliga resursen i sitt slag någonstans i världen.
Forskare från University of East Anglia (UEA) och James Hutton Institute kommer också att samarbeta i initiativet som kommer att använda toppmoderna kryoforskningstekniker för att bevara viktiga grödmikrobiomprover från olika jordtyper över hela Storbritannien.
UK-CMCB kommer att tillhandahålla en möjlighet för forskare att hämta data och prover för sitt arbete, inklusive levande mikrobiellt material samt genomiska och metagenomiska sekvenser (DNA) från olika mikrobiommiljöer, inklusive rhizoplanet.
Mikrobiomer är alla mikrober som finns i ett ekosystem, i detta fall de som är förknippade med växtväxten, om de finns i löven, frön och stjälkar eller i bulkjorden runt rötterna. En välgörande mikrobiom resulterar i en frisk växt och en förbättrad skörd och mat av bättre kvalitet.
Dr Matthew Ryan, Kurator, Genetisk resursinsamling på CABI, sa, "Genom att bevara dessa värdefulla mikrobiella prover, från en 'unik ögonblicksbild i tiden, ' vi kommer att skapa en representant, mycket värdefull och unik resurs från viktiga brittiska grödesystem som kommer att bli en viktig resurs för vetenskapliga forskare i generationer framöver.
"Vi kommer att använda Storbritannien-utvecklad kryoteknik som använder flytande kväve för att hålla proverna säkra vid mycket kalla temperaturer. Om du vill, det är en "Noaks ark" av brittiska mikrober från grödor och en som har många potentiella spännande användningsområden."
Kultursamlingen på CABI där mikrobiomer från Storbritanniens stora grödor kommer att hållas och kureras som en del av UK Crop Microbiome Cryobank. Kredit:Tom Swindley/CABI
Alla projektresurser kommer att karakteriseras fullt ut med hjälp av avancerade DNA-sekvenseringstekniker för att forskare ska kunna upptäcka vilka mikrober — svampar, bakterie, archaea (encelliga mikroorganismer med struktur som liknar bakterier) och virus – finns det, vad de gör i mikrobiomet och vilken roll de spelar för att öka tillväxten av grödor. UK-CMCB kommer att skapa en kurerad databas med exempelinformation associerad med kommenterade sekvenser, metadata och analysverktyg för slutanvändare.
Detta kommer att vara den första synkroniserade resursen som täcker den totala mikrobiomet av en mängd olika grödor i standardiserade jordtyper, med stöd av bioinformatik, mikrobiologer, växthälsoexperter och lagringsanläggningar i världsklass.
Dr Tim Mauchline, Växt- och jordmikrobiolog vid Rothamsted Research, sa, "Markhälsa är särskilt viktigt. Om vi bättre kan förstå funktionen hos mikrober som finns i våra jordar kan vi använda denna information för att hjälpa jordbrukare att producera hållbara grödor. Det finns ett tydligt behov av att öka livsmedelsproduktionen och minska vårt beroende av kemiska gödningsmedel och bekämpningsmedel . Det är absolut nödvändigt att biologiska lösningar hittas för att säkerställa Storbritanniens livsmedelstrygghet."
Dr Nicola Holden, leder genomik- och bioinformatikteamet vid SRUC och James Hutton Institute, sa, "Vi befinner oss i en mycket spännande tid i vår förståelse av mikrobiomer på grund av framsteg inom djupsekvenseringsförmåga, berättar inte bara om sammansättningen av mikrobiomen, men också informera om deras funktioner. Denna resurs kommer att tillhandahålla basdata för hur olika grödor och jordarna de odlas i påverkar mikrobiomet. Vår ambition är att tillhandahålla en heltäckande resurs som kommer att användas för att optimera växtproduktionssystem."
Ett ytterligare arbetspaket kommer att fokuseras på att demonstrera användbarheten av UK-CMCB för isolering av växttillväxtfrämjande bakterier och syntetisk gemenskapskonstruktion.
Detta kommer att involvera karakterisering av den odlingsbara mikrobiotan som är associerad med växtväxter och generering av grödaassocierade syntetiska mikrobiella samhällen (SynComs) och testning av deras positiva inverkan på växttillväxt. De mikrobiella konsortier som genereras genom detta arbetspaket kommer att läggas till CryoBank och göras tillgängliga för allmänheten.
Dr Jacob Malone, Gruppledare, Molecular Microbiology vid John Innes Centre, vem som kommer att leda SynComs konstruktions- och testarbete sa, "UK-CMCB kommer att tillhandahålla en heltäckande plattform för att möjliggöra forskning för att optimera växtavkastningen och tillhandahålla hållbara alternativ till miljöskadliga jordbrukskemikalier."
Det 5-åriga projektet startar i oktober 2020 och kommer att samarbeta med CHAP, Storbritanniens Agritech-center för växtskydd och hälsa, akademisk forskning och industri.
