mitä pajukosteikon juuriston mikrobianalyysi kertoo? › sites › default › files › 36 ›...

Mitä pajukosteikon juuriston mikrobianalyysi

kertoo?

20.8.2018, Oulun yliopisto

Karoliina Iso-Junno

Sisältö

• Taustaa

• Työn tarkoitus

• Materiaalit ja menetelmät

• Tulokset&Pohdinta

• Yhteenveto

Taustaa - Mikrobit

• Mikro-organismit:

– Bakteerit, arkit, mikroskooppiset organismit

(mm. leviä, sieniä, alkueliöitä)

• Mikrobit voivat vuorovaikuttaa kasvien

kanssa, muodostavat usein symbionttisen

suhteen

• Molemmat osapuolet hyötyvät:

vaihdettavia resursseja esim. ravinteet ja

yhteytystuotteet

– Juurisienet edistävät erityisesti veden ja

ravinteiden ottoa

– Bakteerit voivat tehostaa aineenvaihduntaa

syntetisoimalla yhdisteitä

3 20.8.2018Karoliina Iso-Junno

Soil microbesCourtesy of Pacific Northwest National

Laboratory.

Taustaa - Mikrobit

• Symbionttiset mikrobit

elävät sekä juuren sisä-,

että ulkopuolella

eriasteisesti

• Mykorritsa eli sienijuuri –

yleisin mikrobien ja kasvien

symbioosi

– Endomykorritsa –

sisäsienijuuri

• Arbuskelimykorritsa (AM)

- keräsienijuuri

– Ektomykorritsa (EcM) –

pintasienijuuri


Kärpässieniin kuuluvan sienen (Amanita) sienirihmastoa. https://fi.wikipedia.org/wiki/Sienijuuri#/media/File:Mycorrhizal_r

oot_tips_(amanita).jpg

Taustaa - Pajut

• toimivia maaperän puhdistukseen ravinteista ja

raskasmetalleista

– mikrobit voivat vaikuttaa pajujen raskasmetallien ja ravinteiden

ottoon

• Puhdistuskosteikko-olosuhteissa ei ole tutkittu pajujen

juuriston mikrobiyhteisöjen rakennetta ja merkitystä

biopuhdistuksen onnistumiselle


https://pixabay.com/fi/perhonen-paju-kev%C3%A4t-

kes%C3%A4ll%C3%A4-kukka-2139564/

Työn tarkoitus

• Selvittää eroavuudet mikrobiyhteisön koostumuksessa

1. pajulajikkeiden

2. jätevesikentällä koeolosuhteissa ja puhtaalla kontrollialueella

kasvaneiden pajuyksilöiden

3. heikosti selviytyneiden ja hyvin selviytyneiden pajujen

välillä


Koeasetelma• Koealue

– Pajukosteikko

– 20 näytettä

• Gudrun 5

• Karin 5 (4*)

• Klara 5 (4*)

• Toranki 5

• Kontrollialue (Referenssi)

– Puhdas maaperä

– 10 näytettä

• Gudrun 5

• Karin 1

• Klara 3 (2*)

• Toranki 1

• Yht. 30 näytettä, 2

kasvukautta maaperässä,

valinta kasvun ja sijainnin

mukaan

*sienianalyysissä 3 näytettä

vähemmän

7 20.8.2018Karoliina Iso-JunnoKuva: Heini Postila

Materiaalit ja menetelmät

• DNA:n eristys, monistus PCR:llä (sienien ITS2 ja bakteereiden 16S

rDNA alukkeet), PCR-tuotteiden emäsjärjestyksen selvitys (Ion

Torrent PGM sekvensointi)

• Bioinformatiikka QIIME2-ohjelmalla– Taksonomian määritys: UNITE (sienet), SILVA (bakteerit)

• Mikrobiyhteisölle laskettiin

– Lajirikkaus (richness)

– Tasaisuus (evenness)

– Monimuotoisuus (Shannonin diversiteetti)

• Vertailu: QIIME2 Kruskal-Wallis -testi

• Lisäanalyysejä R-ohjelmalla– Biomassan ja mikrobiryhmien korrelaatio (Pearson)

– Mikrobiryhmien esiintyminen (ANOVA)


Tulokset: bakteerit

• 73 % proteobakteereita

• 9 % acidobakteereita

• 7 % actinobakteereita

• 6 % bacteroideja

• 3 % Chloroflexi

• 14-77% Pajujen

Kloroplastideja ja

Mitokondrioita


Sienet

• 58% kotelosieniä

(Ascomycota)

• 24% kantasieniä

(Basidiomycota)

• 18%

tunnistamattomia

sieniä


Bakteerit• Tasaisuus (evenness) ei

suurta vaihtelua

– Suurin ero Gudrun-Karin (p =

0,023)

• Bakteerilajien määrässä

(richness) eroja

– Eniten eri lajeja Gudrunilla

• Gudrun-Klara (p < 0,001)

• Gudrun-Karin (p = 0,009)

• Monimuotoisuus (Shannon)

– suurinta Gudrun

– Alhaisin Klara

– Erot: Gudrun-Klara (p < 0,001),

Gudrun-Karin (p = 0,002)


Sienet• Tasaisuus (evenness) ei

suurta vaihtelua

– Klara-Karin (p = 0,018)

• Sienilajien määrässä

(richness) ei juuri eroja

– Eniten lajeja Klaralla

– Klara-Karin (p = 0,035)

• Monimuotoisuus (Shannon)

– Suurinta Klara

– Alhaisin Karin

– Karin-Klara (p=0,018), Karin-

Toranki (p=0,028)

HOX: Käsittelyalueiden välillä ei eroja

mikrobistoissa


Shannon

(bakteerit)

Shannon

(sienet)


Tarkastellut bakteeriryhmät


• Chloroflexi – Lajike vaikuttaa esiintymiseen (p < 0,001)

• Chloroflexi – mahdollisesti korrelaatiota biomassan kanssa

• Ref-Klaralla ( p = 0,028)

• Koe-Toranki (p = 0,048)

• Firmicutes – mahdollisesti korrelaatiota biomassan kanssa

• Ref-Gudrun (p = 0,023)

Kolmen bakteerien pääjakson, Chloroflexi, Firmicutes ja

Verrucomicrobia suhteellinen osuus (%) juurien

bakteeriyhteisössä näytekohteisesti.


Tarkastellut sieniryhmät

Pezizales – korrelaatio biomassan kanssa

• Koe-Gudrun (p = 0,006)

• Koe-Toranki (p < 0,001)

Pezizales – koealueella enemmän? • (p = 0,049)

20.8.2018Karoliin Iso-Junno16

Pezizales

Yhteenveto

• Käsittelyiden mikrobistojen välillä ei merkitseviä eroja

– Yksittäiset mikrobit kuten Pezizaceae erosivat

• Pajulajikkeiden mikrobistoissa eroja

– Monimuotoisuus (Shannon)

• Bakteerit: merkitseviä eroja

• Sienet: melkein merkitseviä eroja

– Esim. Chloroflexi

• Biomassan ja mikrobien välillä mahdollisesti korrelaatiota

– Biomassan ja Pezizales-sieniryhmän välillä positiivinen

korrelaatio (Koe-Gudrun, Koe-Toranki)

– Chloroflexi, viitteitä korrelaatiosta (Ref-Klara, Koe-Toranki)

– Firmicutes, viitteitä korrelaatiosta (Ref-Gudrun)

20.8.2018Karoliina Iso-Junno17

• Rahoittajille, työ suoritettiin osana EAKR-rahoitteista

HuJa-projektia

• Työn ohjaus ja opastus: Heini Postila (Vesi- ja

ympäristötekniikan tutkimusyksikkö), Saija Ahonen (Luonnontieteellinen tiedekunta, biologia, ekologia/genetiikka),

Annamari Markkola (Luonnontieteellinen tiedekunta, biologia,

ekologia)

• PCR, Qiime2: Saija Ahonen

• Sekvensointi: Oulu Biocenter Marko Suokas

• Avustus juurinäytteiden käsittelyssä: Oulun yliopiston

opiskelijat Veera Saari, Elli Närhi, Serena Baini

• Muut työn toteutumiseen osalliset


Kiitokset:

Kiitos!


Lähteet:Martiny, J.B.H., Bohannan, B.J.M., Brown, J.H., Colwell, R.K., Fuhrman, J.A., Green, J.L., Horner-

Devine, M.C. et al. (2006). “Microbial Biogeography: Putting Microorganisms on the Map.” Nature

Reviews Microbiology 4 (2): 102–12. https://doi.org/10.1038/nrmicro1341.

Timonen, S. & Valkonen, J. (2013). Sienten Biologia. Helsinki: Gaudeamus.

Marschner, P. (2011). Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants: Third Edition. Marschner’s

Mineral Nutrition of Higher Plants: Third Edition. https://doi.org/10.1016/C2009-0-63043-9.

Compant, S., Clément, C. & Sessitsch A. (2010). “Plant Growth-Promoting Bacteria in the Rhizo- and

Endosphere of Plants: Their Role, Colonization, Mechanisms Involved and Prospects for Utilization.”

Soil Biology and Biochemistry 42 (5): 669–78. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.11.024.

Pohjonen, V. (2015). Biomassapajun lajit ja lajikkeet Suomessa.

Kuvat:

https://phys.org/news/2016-03-microbes-climate.html

https://fi.wikipedia.org/wiki/Sienijuuri#/media/File:Mycorrhizal_root_tips_(amanita).jpg

https://pixabay.com/fi/perhonen-paju-kev%C3%A4t-kes%C3%A4ll%C3%A4-kukka-2139564/


https://doi.org/10.1038/nrmicro1341

https://doi.org/10.1016/C2009-0-63043-9

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.11.024

https://phys.org/news/2016-03-microbes-climate.html

https://fi.wikipedia.org/wiki/Sienijuuri/media/File:Mycorrhizal_root_tips_(amanita).jpg

https://pixabay.com/fi/perhonen-paju-kev%C3%A4t-kes%C3%A4ll%C3%A4-kukka-2139564/

mitä pajukosteikon juuriston mikrobianalyysi kertoo? › sites › default › files › 36 ›...

Documents