马缨杜鹃根系微生物群落结构及其变化

【目的】为了解野生马缨杜鹃根系微生物的群落结构特征,比较百里杜鹃内马缨杜鹃根际土壤、根表及根内3个生态位微生物群落组成差异,探究杜鹃根系生态位之间、变化菌属间的相互关系,以期为今后杜鹃根系微生物研究提供具有参考价值的数据。【方法】对百里杜鹃内野生马缨杜鹃根系微生物16S rRNA V4区和ITS1区进行高通量测序,比较分析根际土壤、根表及根内微生物群落多样性及组成差异;并基于共变化网络分析进一步探究差异菌属间的相互关系。【结果】马缨杜鹃根系不同的生态位之间,微生物群落结构存在差异,其中以根际土壤与根表、根内差异更为显著,且细菌群落差异小于真菌群落。且从根际-根表-根内,马缨杜鹃根系细菌α-多样性显著下降。马缨杜鹃根系微生物分布于41细菌门和6个真菌门。优势细菌门为变形菌门(Proteobacteria,39.64%±0.08,69.47%±0.12,77.34%±0.07)、酸杆菌门(Acidobacteria,34.10%±0.11,11.03%±0.04,9.18%±0.04)以及放线菌门(Actinobacteria,10.19%±0.03,8.70%±0.02,7.08%±0.01),它们占整体细菌群落总丰度的80%以上。同时8个细菌菌门的相对丰度在根际土壤、根表和根内间显著变化,且它们的相对丰度占细菌群落总丰度的75%以上。真菌主要分布于接合菌门(Zygomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota),它们占整体菌群的99%以上。马缨杜鹃根系存在589个属的细菌,390个属的真菌,从根际-根表-根内,其中25个细菌属和10个真菌属的相对丰度发生显著变化。马缨杜鹃根系微生物群落共变化网络分析表明:在马缨杜鹃根系不同生态位间,除Waitea外,包括枝孢菌属(Cladosporium)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)等在内的8个差异真菌菌属均与细菌菌属显著相关,它们相互作用调控微生物群落结构的变化。Bryobacter、Nocardia、Rhizomicrobium和Telmatobacter等核心菌属对马缨杜鹃根系微生物群落共变化网络的变化具有十分重要的调控作用。【结论】百里杜鹃地区马缨杜鹃根际土壤、根表以及根内3个生态位间,微生物群落组成存在差异;而造成微生物组成存在差异这一结果,可能与马缨杜鹃根系密切相关。同时,共变化网络分析揭示出马缨杜鹃根系生态位之间,细菌和真菌彼此间互作。     

生姜根系不同生态位细菌群落多样性特征、组成及结构差异

生姜作为常见的调味品和传统中药材,是我国重要的经济作物之一。作为取食部分的生姜块茎与根系直接相连,其产量、品质与根相关细菌群落密切相关。然而,关于生姜根系微环境中细菌群落的特点仍鲜有报道,土壤环境能否衍生出宿主特异性内生菌群落尚不清楚。以生姜根系不同生态位细菌群落为研究对象,采用高通量测序技术,对非根际、根际及根内细菌进行16S rRNA基因测序。结果表明,不同生态位细菌群落多样性存在显著差异,其中非根际及根际细菌群落多样性(Shannon index, Observed species, Faith′s PD)显著高于内生菌群落。同时,各生态位共现网络稳定性和复杂度表现为非根际>根际>根内细菌群落。而在组成上,细菌群落在不同生态位差异显著(R²=0.57,P=0.001)。其中变形菌门(Proteobacteria)是根内的优势门,该门类下假单胞菌属(Pseudomonas)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)及泛菌属(Pantoea)在根内显著富集。在根际细菌中,拟杆菌门(Bacteroid...     

沙棘通过自主选择塑造根瘤内生微生物组

【背景】解析植物微生物群落结构是利用微生物组工程强化植物抗生物和非生物胁迫水平、提高农林产品质量和品质的基础。固氮根瘤是沙棘具有抗旱、抗寒和抗贫瘠等多种优良生物性状的关键。【目的】比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落结构的组成及影响因素,为揭示沙棘-弗兰克氏菌共生和植物-微生物互作协同抗逆机制提供理论基础。【方法】从辽宁、陕西和山西采集样品,通过16SrRNA基因V3–V4可变区的高通量测序技术,采用生物信息学方法比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落组成和丰度差异,并探索土壤土理化性质对根际土细菌群落结构的影响。【结果】沙棘根际土和根瘤内的细菌群落均以放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为主要优势菌门,且根瘤内弗兰克氏菌属(Frankia)为绝对优势菌属;根际土前10个优势菌门的丰度在三地样品间均存在显著差异,仅存在唯一共有的优势菌属(鞘氨醇单胞菌属,Sphingomonas),且前35个优势属中有27个属在三地间存在明显丰度差异;土壤pH和速效钾是沙棘根际土细菌群落多样性的主要影响因子;根瘤内优势门和属在三省份间存在高度的保守性,仅异根瘤菌属...     

贵州省典型植烟生态区域根际土壤微生物群落多样性

土壤微生物是土壤的重要组成部分,它对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用。采用16S V4区高通量测序等方法对贵州省不同生态区域典型植烟土壤根际微生物群落进行分析研究,从根际土壤微生物群落特征上诠释不同生态区域典型土壤根际微生物群落的信息差异。结果表明:贵州省不同生态区域弱酸和酸性土壤占70.06%,有机碳平均2.24%,有机碳含量总体偏高,全氮与有机碳含量具有一定相关性;根际土壤微生物的OTUs数量差异明显,呈现总体是西部高于东部,南部高于北部;微生物属水平物种丰度差异显示,土壤类型对微生物群落丰度影响显著,而在土壤功能微生物上黔北区域的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)两个门的微生物相对丰度最高,而在黔中中部区域变形菌门的丰度显著高于放线菌门的丰度。黔西南和黔中中部区域土壤微生物属水平优势种群显著高于其他地区,种群平衡度不高,具有土传病害发生的潜在危险。通过贵州省不同生态区域土壤微生物根际微生物信息分析与研究,为后续土壤生物修复奠定了良好的研究基础。     

竹叶兰根系共生真菌群落结构及生物学功能初探

为研究竹叶兰Arundina graminifolia根系共生真菌的群落结构及对寄主的营养作用,采用高通量测序技术对野生竹叶兰根围土壤、根表、根内3个生态位真菌的种类及生物学功能进行鉴定与预测。所测竹叶兰根系共生真菌的平均辛普森指数为根围0.972、根 表0.905、根内0.703,说明3个位点都具有丰富的共生真菌;根围土壤真菌香农指数7.393显著高于根表和根内香农指数4.728和2.872,根表真菌多样性显著高于根内（P<0.05）。根表、根内有子囊菌门、担子菌门、罗兹壶菌门、壶菌门、毛霉菌门和被孢霉门,较根围土壤缺少球囊菌门和梳霉菌门;分子方差分析（AMOVA）证实3个生态位的真菌群落结构差异极显著（P=0.004）。各生态位丰度最高的20个真菌仅属于子囊菌和担子菌的40个属,其中子囊菌有30个属,种类数量占优势,而担子菌的单个种类丰度高于子囊菌。根围土壤腐生型真菌占优势（44.07%）;根表主要有腐生、病原、共生型真菌;根内真菌营养类型差异大,样品M1的共生型真菌为优势类型（97.21%）,M2、M3以腐生型占优（90.96%）。优势共生型真菌有革菌属Threlephora、根须腹菌属Rhizopogon和Dentiscutata,腐生型真菌主要有长毛孔菌属Funalia和Vuilleminia,均为担子菌。研究结果为揭示竹叶兰与根系真菌的营养关系以及共生真菌的开发提供了依据。     

根际细菌群落结构与装配对烟草根系生长性状的影响

植物根际微生物与植物生长密切相关,但根际微生物群落如何影响根系的发育情况仍研究甚少。本研究利用16S rRNA基因高通量测序技术检测了烟草的根际细菌群落,并探究了烟草根系不同发育情况与根际微生物群落差异的关联机制。结果表明：相比不发达根系（UDR）,发达根系（WDR）的根际细菌物种的丰度和多样性均较高,Gallionella和Luteimona等属的丰度显著增加,而Edaphobaculum、PLTA13和Rhodobacter等属的丰度则显著降低（P<0.05）;UDR的分子生态网络更加复杂,且物种间相互作用强,特别是合作行为,而WDR的网络关键节点数较多,其碳循环相关网络模块数与UDR相比增加;此外,WDR的根际细菌群落装配更趋向于发育聚集,且环境过滤在其中发挥了更重要的作用。总体上,本研究结果强调了根际微生物群落的结构组成、网络变化和群落装配在植物根系的生长过程中的重要作用,为植物根际微生物生态学研究提供了理论依据。     

十字花科作物根肿病对根际土壤微生物群落的影响

为探究根肿病对十字花科作物根际土壤微生物多样性的影响,以罹病大白菜和健康株根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术对2组样本的细菌16S rDNA和真菌ITS基因进行序列测定,分析了样本间的微生物群落结构和组成差异,同时测定根际土壤理化性质,探讨根肿病、土壤微生物群落、土壤环境因子三者的相关性。研究表明:1)患病植株根际土壤pH和总磷、总钾、碱解氮、速效钾含量显著低于正常植株根际土,而交换性钙含量明显增加。2)根肿病的发生降低了根际土壤中细菌种群的丰富度和多样性程度,但对根际土壤中的真菌α-多样性无明显影响。3)变形菌门、拟杆菌门、放线菌门等是所测土壤样本的主要优势细菌种群,其中患病植株根际土壤中拟杆菌门丰度显著高于健康植株根际土壤,放线菌门丰度则显著降低(P0.05)。优势细菌纲为γ-变形菌纲、拟杆菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲、酸杆菌纲等,2组土壤样本间多种优势细菌纲相对丰度差异显著。4)根际土壤优势真菌类群为子囊菌门、被孢霉门、担子菌门和壶菌门,其相对丰度在患病和健康株根际土壤样本中均有明显差异。主要真菌纲为散囊菌纲、被孢霉纲、锤舌菌纲等,并且土壤样本间的多种优势真菌纲相对丰度存在显著性差异。5)主坐标分析结果表明病株根际土壤与健康株根际土壤细菌和真菌群落结构差异明显,冗余分析结果显示速效钾和交换性钙是根际土壤微生物群落变化的主要影响因素。研究结果为揭示根肿病发生的根际微生态机制以及研发根肿病综合防控技术提供理论支撑。     

两种盐生植物根际土壤细菌多样性和群落结构

应用高通量测序技术对西北干旱区两种盐生植物黑果枸杞和里海盐爪爪根际土壤细菌的多样性和群落结构进行研究,旨在揭示两种耐盐植物根际土壤细菌之间以及根际与非根际细菌群落结构间的差异,为深入研究盐生植物根际土壤微生物与耐盐性之间的关系提供理论基础。结果表明:黑果枸杞、里海盐爪爪根际细菌多样性丰度高于非根际土,黑果枸杞根际土壤细菌多样性丰度高于里海盐爪爪。根际和非根际土壤细菌群落的组成和丰度存在差异,从黑果枸杞和里海盐爪爪根际土壤中分别检测出细菌21门289属和22门304属,而从非根际土壤中分别检测出28门285属和24门336属;在两种盐生植物根际土壤中,变形菌门和厚壁菌门均为优势门;拟杆菌门、放线菌门、蓝细菌门及浮霉菌门在根际土壤中的丰度显著高于非根际土壤,而厚壁菌门在根际土壤中的丰度低于非根际土壤。两种植物根际土壤中的细菌优势门和优势属的数量均高于非根际土壤,在黑果枸杞和里海盐爪爪的根际土壤中的细菌优势属分别有10个和9个,而二者非根际土壤中的细菌优势属各有4个,其中假单胞菌属是根际和非根际土壤中的共有优势属。黑果枸杞和里海盐爪爪根系细菌群落组成和丰度存在差异,只有假单胞菌属和盐单胞菌属是两种植物根际土壤中的共有优势属。Unifrac分析和聚类分析表明,两种盐生植物根际土壤细菌之间的相似性大于根际和非根际细菌群落间的相似性。细菌多样性与土壤有机碳、有机质、总氮正相关,与pH、电导率负相关,电导率和pH,有机碳和总氮分别是非根际土,根际土壤细菌群落物种组成的主要影响因素。     

印度块菌-云南松菌根际土壤细菌的种群组成和群落结构

以印度块菌-云南松菌根际土壤细菌为研究对象,研究其种群组成和结构特征。(1)稀释平板法分离得到印度块菌-云南松菌根际土壤细菌的纯培养菌株,对菌株的16S rRNA序列测序分析,对测序的菌株数量和得到的OTUs数量绘制物种累积曲线,当物种累积曲线趋于平缓时,对OTUs进行系统发育分析,揭示可培养细菌的种群组成和结构特征。(2)对印度块菌-云南松菌根际土壤细菌16S rRNA基因的V3—V4区进行高通量测序,分析全部细菌类群的种群组成和结构特征。(1)分离得到菌根际可培养细菌793株,分属于3个属的61个OTUs,其中假单胞菌属(Pseudomonas)序列占总序列的86%,不动杆菌属(Acinetobacter)序列占总序列的9.8%,链霉菌属(Streptomyces)序列占总序列的6.5%。假单胞菌是印度块菌-云南松菌根际土壤可培养细菌的绝对优势类群。(2)高通量测序得到菌根际细菌序列8937条,分属于20个门、198属、2073个OTUs。隶属于变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)的OTUs占总OTUs的65.9%,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门细菌是印度块菌-云南松菌根际土壤细菌的优势细菌。隶属于黄杆菌属(Flavobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)和假黄色单胞菌属(Pseudoxanthomona)的OTUs占总OTUs的33%,黄杆菌属、根瘤菌属和假黄色单胞菌属细菌是印度块菌-云南松菌根际土壤细菌的优势属。印度块菌-云南松菌根际土壤可培养细菌多样性较低,假单胞菌属细菌占据绝对优势地位。印度块菌-云南松菌根际土壤细菌类群具有较高的多样性,物种种类丰富,优势菌群集中。     

自然林下与田间根腐三七根际微生物群落特征及比较分析

【背景】三七根际微生物群落特征与其土传根腐病害密切相关,而针对自然林下根腐三七的相关研究鲜见报道。【目的】比较分析自然林下与田间根腐三七根际土壤微生物群落的组成特征,结合土壤理化性质与酶活性分析,为三七根腐病害防治与仿野生栽培提供科学依据。【方法】采集自然林下与田间根腐三七根际土壤,利用高通量测序技术,分析土壤细菌与真菌群落的物种组成与多样性,并测定土壤理化性质和酶活性。【结果】自然林下与田间根腐三七根际土壤中细菌和真菌群落组成具有明显差异,自然林下根腐三七根际土壤中担子菌门(Basidiomycota)、酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度较高,而田间根腐三七根际土壤中子囊菌门(Ascomycota)、变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度较高。在属分类水平,镰刀菌属(Fusarium)是自然林下根腐三七根际土壤中的优势菌群,相对丰度为17.30%,而癣囊腔菌属(Plectosphaerella)是田间根腐三七根际土壤中的优势菌群,相对丰度为22.55%;Candidatus Ba...