青藏高原冰川棘豆(Oxytropis glacialis)内生菌核心微生物组的界定及其互作网络分析

【背景】植物内生菌(endophyte)对寄主植物的益生作用有利于植物的生存与扩散,而菌群互作网络为内生菌生态功能的实现提供了基础保障。【目的】了解影响西藏畜牧业发展的主要疯草冰川棘豆(Oxytropis glacialis)内生菌核心微生物组及其菌群互作网络,为青藏高原疯草类有毒植物的科学治理和利用提供基础参考依据。【方法】利用高通量测序技术分析冰川棘豆中内生菌核心微生物组,构建内生菌相关性网络,并以与苦马豆素代谢相关内生菌为例分析冰川棘豆内生菌的互作模式。【结果】内生细菌测序共得到175791条有效序列,注释到428个细菌OTU,分属于19个门和267个属;内生真菌测序共得到757 113条有效序列,注释到391个真菌OTU,分属于7个门和149个属。Venn图分析表明,根、叶组织的核心内生细菌菌属数目(54、62)大于核心内生真菌(22、13),根组织中的核心内生菌种类与叶组织相当(76、75)。系统发育树分析表明,冰川棘豆中存在产生苦马豆素内生真菌链格孢属(Alternaria)和降解苦马豆素的内生细菌短波单胞杆菌属(Brevundimonas)。相关性网络分析表明,内生菌菌群间以正向反馈的互作网络关系为主,核心菌群可能主要通过间接性的互作方式将影响传递到微生物群落,其中链格孢属与短波单胞杆菌属作为核心菌属通过间接性的显著相关关系(|ρ|0.6,P0.01)参与菌群间互作网络。【结论】冰川棘豆核心菌群以间接的方式参与内生菌菌群间的互作网络,高度的菌属连接性为内生菌生态功能的实现提供可能。     

冰川棘豆(Oxytropis glacialis)根系土壤细菌多样性特征

冰川棘豆是青藏高原高寒草原和荒漠草原主要伴生毒草之一,对青藏高原草地退化及畜牧业的发展产生严重影响。对4种不同生态环境中冰川棘豆根系土壤细菌的16S rRNA进行高通量测序及生物信息学分析,结合土壤的理化性质,分析了不同生态环境下冰川棘豆根系土壤细菌群落多样性及其与土壤理化因子的关系,探讨了根系土壤细菌对冰川棘豆在高寒生态系统中形成优势种可能的影响。结果表明,在不同生态环境下冰川棘豆根系土壤细菌多样性丰富,且受土壤pH和有机物影响最大,同时,能够保持稳定的核心菌群网络,对冰川棘豆在高寒生态系统中形成优势种具有促进作用。     

基于Illumina MiSeq测序技术对冰川棘豆(Oxytropis glacialis)不同组织内生菌多样性的研究

植物内生菌（Endophyte）在宿主植物组织中的分布规律是内生菌对外界适应的重要机制。基于Illumina MiSeq测序技术,对适应青藏高原极端环境的主要疯草植物-冰川棘豆叶和根组织中的内生菌16S rRNA、ITS rDNA进行高通量测序和生物信息学分析,通过明晰内生菌在冰川棘豆组织中的菌群结构、功能以及环境之间的关系,探讨了组织间内生菌的分布特征对冰川棘豆适应极端环境的可能影响。分析结果表明,冰川棘豆组织间共有菌属丰度占菌属总丰度90%以上,不同组织间形成了保守性内生细菌和特异性内生真菌共存的群落结构特点,植物组织结构和环境的影响可能为推动内生菌选择合适的组织生态位定植提供动力,其中土壤含水量显著影响内生细菌（R²=0.241,P=0.024）和内生真菌（R²=0.223,P=0.031）的组间Beta多样性,土壤pH值显著影响内生真菌（R²=0.571,P < 0.001）Alpha多样性丰富度指数,而环境因素对组织间存在显著差异的内生菌功能和营养型解释并不显著。综合认为,保守性与差异性的内生菌菌群结构和功能为植物不同组织适应极端环境提供帮助,这有利于冰川棘豆的生存与扩散。