El laboratorio de Banfield investiga el papel de los microbios del suelo en las emisiones de gases de efecto invernadero
Jill Banfield ha recolectado muestras de suelo y agua de minas de ácido, aguas termales, estanques de estiércol, biorreactores y más. Pero en estos días, es posible que la encuentres en algún lugar un poco más pastoral: hasta las rodillas en un arrozal. Banfield y su equipo están estudiando microorganismos que viven en arrozales, con el objetivo final de comprender cómo contribuyen a las emisiones de gases de efecto invernadero y cómo intervenir.
El arroz te cocina
Las emisiones de gases de efecto invernadero son la principal causa del cambio climático y la agricultura es una de las mayores fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero. Si bien se presta mucha atención a la agricultura animal industrial y las emisiones, el cultivo de arroz es en realidad una de las fuentes más importantes.
El arroz se cultiva tradicionalmente en arrozales inundados, donde constantemente hay unas pocas pulgadas de agua por encima del suelo. En estas condiciones, ciertos microbios en el suelo producen energía de formas que producen metano, un gas de efecto invernadero muchas veces más potente que el dióxido de carbono. En un período de 20 años, el metano atmosférico tiene un potencial de calentamiento global de más de 80 veces mayor que el dióxido de carbono. En resumen: el metano es malo para el clima y el cultivo de arroz produce mucho.
Bajo la superficie
Los científicos saben que bacterias específicas así como de otros unicelular Los organismos producen metano, pero no se comprende bien cómo se produce o qué controla la composición de la comunidad microbiana debajo de la superficie en los arrozales. La investigadora postdoctoral Bethany Kolody, el estudiante graduado Jack Kim y otros en el laboratorio de Banfield están utilizando una variedad de métodos, que incluyen metagenómica, geoquímica y aprendizaje automático para aprender sobre los miembros de estas comunidades microbianas del suelo, cómo los diferentes microbios interactúan entre sí y con las plantas de arroz para producir y liberar metano, y cómo podríamos reducir las emisiones de metano.
“Es asombroso que nadie haya estudiado el suelo del arroz microbioma durante la temporada de crecimiento con genómico métodos, dado el papel que juegan los microbios en la producción y el consumo de metano ”, dice Banfield.
Banfield y su laboratorio fueron pioneros en la metagenómica resuelta por el genoma, un enfoque que permite la identificación de microbios desconocidos que crecen en la naturaleza en poblaciones mixtas y, basándose en sus genomas, descubrir cosas como cómo producen energía, cómo se protegen de los depredadores o si producir o consumir metano.
Un donación de $ 3 millones para proyectos climáticos de IGI está proporcionando fondos para este trabajo crucial y otros proyectos que están ampliando la investigación de IGI en soluciones de cambio climático basadas en la naturaleza habilitadas por tecnologías genómicas. Lo que Banfield y su equipo aprendan sobre los microbios de los arrozales y las interacciones planta-microbio determinará los próximos pasos y cómo podría ser una intervención escalable.
Somos los borg
El equipo de Banfield hizo recientemente un descubrimiento relacionado: misterioso ADN elementos conocidos como Borgs, que parecen residir en microbios que comen metano. El ADN Borg, llamado así por su capacidad para asimilar genes de otros microbios, contiene copias adicionales de genes necesarios para la descomposición del metano. Si bien hay mucho más que aprender sobre los Borgs, es probable que tengan un papel importante en el metabolismo del metano.
"Todavía no sabemos si los encontraremos en los arrozales", dice Banfield, "pero por lo que sabemos, siguen al metano".
Este proyecto es parte de un conjunto de proyectos relacionados que trabajan hacia la visión de crear una granja neta cero en el futuro. Otros proyectos de los investigadores del IGI están trabajando para minimizar los insumos de los agricultores, optimizar la fotosíntesis de los cultivos y aumentar el secuestro de carbono en los suelos agrícolas.
Mire este video para obtener más información sobre Borgs de los investigadores del IGI, Marie Schoelmerich y Basem Al-Shayeb.
