不同培养条件下金黄色葡萄球菌表型可塑性研究

表型可塑性在生物界普遍存在,但在微生物领域的研究相对较少,利用分子标记技术研究微生物表型可塑性方法也鲜有报道。用1株大肠埃希菌与45株金黄色葡萄球菌混合培养营造竞争环境,测定其生长量并与相同起始浓度单独培养的金黄色葡萄球菌生长量做GWAS对比,得到显著SNP位点。分析SNP位点中与金黄色葡萄球菌生长变化相关的基因表达量变化情况,研究其与金黄色葡萄球菌表型可塑性的关联性。以45株金黄色葡萄球菌在两种模式下生长量及全基因组测序结果为基础,利用双变量全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)法筛选与金黄色葡萄球菌生长量显著相关的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)位点,定位这些SNP位点对应的金黄色葡萄球菌基因,从这些基因的功能中筛选与金黄色葡萄球菌生长变化相关的部分并汇总分析。之后选取其中关联性较强的scdA基因序列为模板设计引物,用实时荧光定量PCR (Real-time quantitative PCR,qPCR)的相对定量法,选用16S rDNA为内参基因,测定两种培养环境下基因的mRNA相对表达量,统计分析差异性。结果显示,与大肠埃希菌混合培养的金黄色葡萄球菌受其影响生长量显著降低。GWAS在12个取样点共检测出415个显著SNP位点,筛选后对scdA基因两种培养条件下的相对表达量进行测量并统计分析,结果显示无论251050位点碱基为A或G,scdA基因在混合培养中的相对表达量都显著高于单独培养中的表达量。测序结果表明整个培养过程中scdA基因型保持不变,而两种培养环境下金黄色葡萄球菌scdA基因相对表达量的变化反映了表型的差异。为了应对环境压力,金黄色葡萄球菌SNP251050对应的scdA基因在混合培养环境下显著提高了表达量,以维持自身在培养体系中的稳定性。这表明金黄色葡萄球菌能够依据环境变化在广义生理表型方面主动做出对环境信号的多样性响应,也可认为是金黄色葡萄球菌表型可塑性在环境变化下的反映。     

微生物型育苗垫片对水稻根围土壤微生物多样性的影响

[目的]分析微生物型育苗垫片对水稻根围土壤微生物多样性和群落组成的影响,为微生物型育苗垫片的示范应用提供科学参考。[方法]采用水稻秧盘育苗试验,基于常规微生物培养和高通量测序技术测定微生物型垫片育苗对水稻根围土壤微生物种群数量、多样性及群落组成变化。[结果]与普通壮秧剂育苗相比,微生物型垫片育苗的水稻根围土壤细菌数量在出苗后第7 d增加了36. 59%,第14 d和第21 d时降低但差异不显著;放线菌数量分别显著增加了271. 11%、702. 48%和100%;真菌数量在第7 d和第14 d分别降低了127. 05%和740%,第21 d时明显增加了160. 98%。在水稻幼苗根围微生物群落组成中,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和螺旋体菌门为优势细菌,子囊菌门、担子菌门、接合菌门和壶菌门为优势真菌;与对照相比,微生物型育苗垫片组中变形菌门增加,螺旋体菌门和酸杆菌门减少,其中高丰度的假单胞菌属、根瘤菌属、节杆菌属、克雷伯氏菌属等根围促生菌均为水稻幼苗根围优势菌;真菌的子囊菌门增加,担子菌门、接合菌门和壶菌门减少,后期子囊菌门成为单一优势菌,该门的腐质霉属、假裸囊菌属和接合菌门的被孢霉属菌为优势菌。[结论]微生物型垫片育苗在水稻幼苗前期可提高土壤细菌的丰富度,后期降低土壤真菌的丰富度和多样性,具有改善水稻幼苗根围微生态环境的作用。