Who is out there? What are they doing? Application of metagenomics and metaproteomics to reveal soil functioning

English. In order to link microbial community composition to ecological processes happening in the brûlé, a metaproteomics analysis was applied to a brûlé previously characterized by metagenomics. The metagenomics data had showed a reduced fungal biodiversity, a dominance of Tuber melanosporum and a reduced presence both of ectomycorrhizal Basidiomycota and of bacteria belonged to Pseudomonas and Flavobacteriaceae inside the brûlé. By metaproteomics analysis, the identified proteins revealed which biological processes were more represented or only present in the brûlé, and, among them, processes related to multiple stresses were identified in herbaceous plants. This study demonstrates that combining the data of metagenomics and metaproteomics gives the opportunity to potentially reveal the functioning of any environment.

Italian. L’obiettivo di questo lavoro è stato quello di applicare lo strumento della metaproteomica a suoli di tartufaia già approfonditamente caratterizzati tramite approcci di metagenomica. Per fare questo è stato impiegato un database creato ad hoc a partire dagli organismi fungini, batterici e dalle piante identificati negli studi di metagenomica. Attraverso l’identificazione delle proteine estratte dal suolo della tartufaia si è cercato di chiarire quali processi metabolici fossero ivi attivi e quali fossero specificatamente presenti nel pianello di Tuber melanosporum, cioè in un’area caratterizzata da scarsa vegetazione attorno alla sua pianta ospite. Gli studi di metagenomica avevano messo in evidenza una minore biodiversità dei funghi nel pianello e che T. melanosporum era il fungo dominante, mentre i funghi ectomicorrizici appartenenti al phylum dei Basidiomycota diminuivano, suggerendo competizione con il tartufo. All’interno del pianello risultavano anche scarsamente presenti batteri appartenenti sia al genere Pseudomonas che alla famiglia delle Flavobacteriaceae. Con l’applicazione della metaproteomica è stato possibile individuare quali processi biologici fossero maggiormente presenti nel pianello, o esclusivi. I processi legati a multipli tipi di stress erano principalmente rappresentati, e presenti soprattutto nelle piante erbacee. Questo studio ha permesso quindi di svelare il funzionamento di un ambiente così particolare come il pianello, dove il tartufo nero è il protagonista.