基因组学内部：微生物遇到气候变化

水稻通常生长在产生甲烷的淹水稻田中 微生物 蓬勃发展，水稻种植是温室气体排放的重要来源。 博士后研究员 Bethany Kolody 和研究生 Jack Kim 在 IGI 微生物学主任 Jill Banfield 实验室讨论他们的项目：探索 基因组 稻田中的微生物。 如果我们了解土壤中的微生物，我们可以为一个更健康的星球进行干预吗？ 观看我们的第一个视频 内 基因组学 系列，请参阅下面的成绩单。 

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视频转录（英语 - 西班牙语见下文）：

当您看到泥土时，您可能不知道您看到的是一个复杂的、生机勃勃的社区。 但这些水稻根部的污垢含有数百万种微生物——它们可能是阻止温室气体排放的重要来源的关键。

水稻是世界一半以上人口的主要作物。 但我们种植水稻的方式造成了全球 12% 的与食品相关的温室气体排放，仅次于牛肉。 大米排放的主要是甲烷——一种温室气体，其吸收的热量是二氧化碳的 25 倍。 但是下面土壤中的微生物可能是改变这种情况的关键。

水稻通常种植在被淹以防止杂草生长的稻田中。 这种无农药杂草控制有很多好处——但它也会影响土壤微生物。

当稻田被淹时，它会形成一个厌氧环境，这意味着土壤中没有氧气或氧气含量很低，这使得某些微生物得以生长，从而产生甲烷。

就像我们的饮食或卫生习惯可以改变我们 微生物，当稻田被淹时，土壤微生物组会发生变化。

但这些究竟是哪些微生物？ 与 IGI 微生物学主任 Jill Banfield 一起工作的博士后 Bethany Kolody 正在带头开展一个新项目以找出答案。

Bethany Kolody：“我们试图回答的一个大问题是，稻田甲烷排放背后的基因是什么？ 因此，我们将在整个季节中研究与稻田相关的所有微生物及其基因组。”

为了了解这些微生物——以及可以食用甲烷的有益微生物——班菲尔德实验室团队正在加利福尼亚州比格斯的水稻实验站采集土壤样本。 他们将在整个生长季节采集样本，观察微生物群落如何在水稻生命周期中发生变化。

该团队正在采集不同深度的土壤核心，以了解随着深度的深入，微生物的类型会发生怎样的变化。 他们对水稻根部周围的微生物特别感兴趣。

Bethany Kolody：“我们真的很想知道哪些微生物直接与植物相互作用。 所以植物根部的微生物——它们被称为根际微生物。 所以我们会拔出一株植物，我们会切掉根部，切断根部，然后洗掉与根部直接相关的所有土壤。”

该团队还在研究土壤甲烷如何逃逸到大气中——无论是从土壤本身，还是通过充当管道的植物。

在现场，他们使用一种名为 Picarro 的仪器测量植物中的甲烷逸出量。

杰克金：“我们基本上是有植物的房间，也有没有植物的控制房间。 我们正在将两者进行比较，以表明植物作为甲烷逃逸途径的重要性。”

当团队回到实验室时，他们将使用班菲尔德实验室开创的一种特殊技术。

Bethany Kolody：“在班菲尔德实验室，我们真的是 宏基因组学. 所以元基因组学——你可能知道你的基因组或人类基因组，或者你可能已经完成了 23andMe。 你的基因组是你所有的集合 的DNA 在你的身体里一次 细胞，对于每个单元格都是一样的。 宏基因组是当你采集样本时，例如土壤样本，你只需对每个人的 DNA 进行测序，即那块土壤中的所有微生物。 然后你必须把它带回电脑，像拼图一样把所有的小块拼在一起，弄清楚谁是谁。 但是一旦你这样做了，它就是一个非常好的工具，可以了解微生物在做什么以及微生物能够做什么。”

该团队正在使用一种额外的技术来捕捉其中的快照 基因 当他们收集植物时会打开。

了解谁在那里以及他们在做什么有助于描绘微生物如何协同工作以形成土壤生态系统的画面。 一旦我们更多地了解这些微生物群落，就有可能操纵它们以减少甲烷排放。

Bethany Kolody：“因为我们正在使用大米，这是全球主要的主食，我们从这个小规模中学到的任何东西都可以真正扩大规模，从而在世界各地产生巨大的变化。”

水稻种植是一项了不起的成就，已经养活了全球几代人——有了新工具，我们可以在不加剧气候变化的情况下继续养活不断增长的人口。

成绩单 视频（西班牙语）

Cuando observas tierra, puede que no sepas que estás observando una comunidad viva y compleja。 Pero la tierra de estas raíces de arroz contiene millones de 微生物 – y puede que ellos poean la clave para detener una fuente significativa de emisiones de gas de efecto invernadero。

El arroz es un cultivo básico para más de la mitad de la población mundial。 Pero la manera en que cultivamos el arroz es responsable por 12% de las emisiones de gas de efecto invernadero relacionadas a alimentos globalmente, siguiendo sólo a la carne de res。 Las emisiones del arroz son principalmente metano – un gas de efecto invernadero que puede atrapar 25 veces más calor que el dióxido de carbono。 Pero los microbios en el suelo puede que poean la clave para cambiar esto。

El arroz típicamente se cultiva en arrozales que están inundados para prevenir el crecimiento de hierbajos。 Este control de hierbajos libre depesticidas tiene muchos beneficios, pero también afecta a los microbios en el suelo。

Cuando los arrozales están inundados crean unambiente anaeróbico, lo cual significa que no hay oxígeno hay niveles muy bajos de oxígeno en el suelo y eso permite crecer a ciertos microbios queproducen metano。

Tal como nuestra dieta o habitos de higiene pueden cambiar nuestro 微生物, cuando los arrozales se inundan, el microbioma del suelo cambia。

¿ Pero cuáles microbios son estos exactamente？ Bethany Kolody – una Investigadora 博士后 que trabaja con la directora de microbiología del IGI, Jill Banfield – está liderando un nuevo proyecto parainvestigar esto。

Bethany Kolody：“La gran pregunta que estamos intentando responder es cuál es la genética detrás de las emisiones de metano que salen de los arrozales, así que vamos a observar a todos los microbios – y sus 基因组 – que están asociados a los arrozales en el curso de una temporada completa。”

Para conocer estos microbios – y los microbios útiles que pueden consumir metano – elequipo del labatorio Banfield está recolectando muestras de suelo aquí en la Estación de Experimento de Arroz en Biggs, California。 Ellos tomarán muestras durante el curso de una temporada de cultivo, observando cómo la comunidad de microbios cambia durante el ciclo de vida del arroz。

Elequipo está tomando muestras del núcleo del suelo a diferentes profundidades para observar cómo los tipos de microbios cambian a medida que aumenta la profundidad。 埃洛斯·埃斯坦 有兴趣 especialmente en los microbios alrededor de las raíces de las plantas de arroz。

Bethany Kolody：“Nosotros realmente queríamos saber cuáles microbios están interactuando directamente con las plantas y los microbios que están en la raíz de la planta se llaman microbios de la rizósfera。 Así que nosotros tiramos de una planta individual y dividimos la raíz, la cortamos, y removemos toda la tierra que está asociada directamente con la raíz。”

Elequipo también estáinvestigando cómo el metano del suelo escapa hacia la atmósfera – si es a traves del suelo mismo oa través de la planta que actúa comoconducto。

En el campo, ellos miden el escape de metano de las plantas con un instrumento llamado un picarro。

Jack Kim：“Básicamente tenemos cámaras que tienen a las plantas dentro y cámaras control que no tienen plantas dentro de ellas y estamos comparándolas para demostrar cuan importante es el rol de una planta en actuar como una vía para el metano escapar。”

Cuando elequipo regrese allaboratorio usarán una técnica especial iniciada por el labatorio Banfield。

Bethany Kolody：“En el labatorio Banfield somos Expertos en 宏基因组学. Así que metagenómica; tú probablemente sabes acerca de tu genoma o en genoma humano o tal vez 有 hecho 23andMe。 Tu genoma es el conjunto de todo tu 脱氧核糖核酸 en tu cuerpo para una sol 细胞, es el mismo para toda célula, y un metagenoma es cuando obtienes una muestra, por ejemplo una muestra de suelo y simplemente secuencias el ADN de todos, así que todos los microbios en ese pedazo de suelo。 Y luego tienes que llevarlo de vuelta a la computadora y juntar todas piezas como un rompecabezas y descifrar quien es quien, pero una vez hagas eso, es una muy buena herramienta para observar qué están haciendo los microbios y qué son capaces de hacer。”

Elequipo está utilizando una técnica adicional para capturar una imagen de cuáles gene están encendidos Correctamente cuando recolectan las plantas。

Sabre quienes están ahí y qué están haciendo ayuda a pintar el cuadro de cómo los microbios trabajan juntos para formar un ecosistema en el suelo。 Una vez que sepamos más sobre estas comunidades microbianas, puede ser posible manipularlas para reducir la emisión de metano。

Bethnay Kolody：“Como estamos trabajando con arroz, el cual es un alimento básico muy importante a traves del globo, cualquier cosa que aprendamos a pequeña escala realmente puede aumentarse proporcionalmente para causar grandes cambios en todo el mundo。”

El cultivo de arroz es un logro notable que ha alimentado a generaciones alrededor del mundo y con nuevas herramientas podemos continuar alimentando una población creciente sin contribuir al cambio climático。