NAU 团队从 NSF 获得 3 万美元用于模拟藻类微生物组

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北亚利桑那大学队

藻垫是由藻类、细菌、真菌和生长在岩石和河床沉积物上的小动物组成的层压板。 图片来源:Victor O. Leshyk/北亚利桑那大学

A 由北亚利桑那大学 (NAU) 领导的多学科团队从美国国家科学基金会获得了 3 万美元。 该奖项将资助将包含在普通藻类微生物组中的法典转化为可以预测各种微生物相互作用的计算机算法。

该团队包括来自 NAU、加州大学伯克利分校、劳伦斯利弗莫尔国家实验室和内布拉斯加大学林肯分校的研究人员,将在亚利桑那州和加利福尼亚州的河流中进行实验。 通过操纵养分和阳光,他们将寻找由生活在藻垫中的生物打开和关闭的生物“开关”,藻垫是一种由藻类、细菌、真菌和生长在岩石和河床沉积物上的小动物组成的叠层.

“多产的藻类什么时候会变成蓝藻的有毒菌株,这对海洋生物、狗和人类真的有害,翻转的生物开关是什么?” NAU 生态系统科学与社会中心 (Ecoss) 的生物学教授、首席研究员 Jane Marks 说。 “即使在像鳗鱼这样相对原始的河流中,我们也会从生产力到毒性的突然转变,而且我们并不真正了解临界点。”

由于藻垫经过长期研究且相对易于观察,因此该团队将使用它们作为模型,以更好地了解河流以外的微生物群落的行为方式。 该团队将现场实验与高科技分子工具和机器学习相结合,将细菌和藻类之间复杂的相互作用分解成一套预测规则。 他们进行的实验和他们开发的计算机模型将阐明微生物之间的哪些相互作用能够改变河流或人类肠道的健康。

新的测量类型

NAU 信息学、计算和网络系统学院助理教授兼联合首席研究员 Toby Hocking 说:“我很高兴能与这个团队一起收集新的测量数据,例如特定物种的碳和氮吸收率。”在项目上。 “以前的大多数工作仅限于测量丰度数据,这意味着计算种群中一个物种的个体。 但是只有丰富的数据使得推断更复杂的相互作用变得非常困难,例如共生和捕食。 将我们的代谢数据与丰富的数据相结合,将揭示有关这些微生物群落中物种之间相互作用和关系的新细节。”

“由于我们无法穿过藻林来绘制营养物质的去向图,因此我们需要使用诸如 qSIP(定量稳定同位素探测)和 NanoSIMS(纳米二次离子质谱法)之类的同位素工具,这使我们能够跟踪碳和氮在系统中移动时,”马克斯博士说。

“将氮拉入河流食物网,如硅藻 上皮细胞 对鲑鱼等鱼类和其他河流消费者来说非常重要,”加州大学伯克利分校教授、该项目的联合首席研究员玛丽鲍尔说。 “使用 Ecoss 开发的尖端技术,我们可以追踪 Epithemia(希腊语中表示欲望的词)及其惊人的内共生体如何将氮带入河流。”

NSF 奖将支持在 NAU 培训 10 名本科生、XNUMX 名博士后和 XNUMX 名研究生研究人员。 该团队将与部落社区合作伙伴和公民科学家合作,进行名为“藻类探索”的实地考察,并计划通过社区艺术和科学合作分享他们对藻类微生物组的了解,例如 干涸:西南水的艺术.

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