叶际微生物研究进展

植物的叶际是一个复杂的生态系统,微生物的生存环境条件严苛。其可被利用的营养成分较少,温湿度波动大。此外,较强的紫外线辐射对于叶际微生物的生存也有很大影响。但是植物叶际却有着丰富的微生物多样性,其中还有许多有益细菌和真菌。它们通过和植物寄主的互作,改善着叶际微生物的栖居环境;其对植物病原体的拮抗亦可提高植物的抗病性。植物叶际的微生物还可以产生激素以促进植物生长,还有一些微生物可以利用农药等污染有机物作为营养物质,在污染物的环境生物修复方面显示巨大的潜力。此外,叶际微生物作为一种生态学指标在生态稳定与环境安全评价中开始发挥显著的作用。     

青枯病与黑胫病混发烟株发病茎秆组织微生物群落结构与多样性

为了解青枯病与黑胫病混发烟株茎秆组织的微生物菌群组成,该文采用Illumina Miseq高通量测序技术研究了青枯病与黑胫病混发烟株发病茎秆和健康烟株未发病茎秆组织的真菌、细菌群落结构与多样性.结果表明:(1)发病茎秆组织中真菌群落丰富度与多样性较健康茎秆组织低,细菌群落丰富度与多样性较健康茎秆组织高.(2)健康茎秆组...     

拮抗菌群对烟草野火病的防治效果及叶际微生物群落多样性的影响

[背景]烟草野火病(Tobacco Wild Fire)是烟草上的主要病害之一,利用拮抗菌防治烟草野火病是具有较好前景的防治手段.[目的]分析烟草叶际微生物群落结构组成和多样性,阐释拮抗菌群施用对烟草野火病的防治效果及对叶际微生物群落的影响.[方法]在烟草上施用3种拮抗菌群,采用16S rRNA基因高通量测序及生物信息...     

青杨雌雄叶片气孔分布及气体交换的异质性差异

利用网格和二维成图的方法对青杨雌雄叶片各区域的气孔分布及气体交换特性进行了测定.结果表明:1)除气孔密度(SD)外,雌雄植株在气孔长度(SL)、宽度(SW)和比值(SR)方面具有显著差异(P=0.000,P=0.000和P=0.002).雌株的SL和SW分别比雄株的高51.86%和67.06%,而SR则比雄株的低11.46%.从雌株和雄株的叶面分布来看,SD均为叶中>叶尖>叶基,SL均为叶尖>叶中>叶基,SW的最小值同在叶基部,但最大值分别在叶中和叶尖部.雌株的SR表现为叶基>叶尖>叶中,雄株却正好相反.2)在净光合速率(Pn)上雌株明显低于雄株.雌株的Pn叶基最低(Pn值介于2.00～3.00?μmol m-2 s-1),叶尖最高(Pn值介于8.00～9.00?μmol m-2 s-1),总体上表现出沿叶基到叶尖逐渐增大的趋势.雄株的Pn在叶面的分布也有差异,但总体规律不明显.3)从叶面各区间的气体交换来看,雌株的蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)变化不大,雄株的Tr和Gs呈现叶尖和叶中部高于叶基部的明显趋势.雌株的胞间CO2浓度(Ci)为叶基>叶中>叶尖,气孔限制值(Ls)与此相反.而雄株的Ci在叶面的变化较大,Ls呈现沿叶尖至叶基方向逐步上升的趋势.上述结果表明,青杨雌雄叶片在气孔分布及气体交换特性上不仅存在显著的性别差异,而且具有明显的叶面区域异质性.     

青杨雌雄幼苗对主要矿质元素的吸收与分配差异

研究了一年生青杨雌雄幼苗及其不同部位对主要矿质元素（N、P、K、Ca、Mg）的吸收与分配特性及其性别间差异。结果显示：青杨雌株总P、总Ca的含量均显著高于雄株,总K含量则显著低于雄株。青杨雌雄幼苗叶片N含量均显著高于根、茎N含量,P、K、Mg含量分别表现出根＞茎＞叶、叶＞根＞茎、根＞叶＞茎的趋势。青杨雄株Ca含量呈现出根＞茎＞叶的趋势,但雌株却表现出根＞叶＞茎的趋势。同时,青杨雌株根P、叶Ca的含量均显著高于雄株,根Mg含量则显著低于雄株。此外,矿质元素含量比例在雌、雄幼苗根、茎、叶中均分别表现为Ca＞K＞N＞Mg＞P,Ca＞N＞K＞P＞Mg,N＞K＞Ca＞Mg＞P。结果表明,尽管矿质元素的比例模式在青杨雌雄幼苗的根、茎和叶中均相似,但其含量和分配在雌雄幼苗间具有显著的性别差异。     

烟草气候斑点病叶际细菌群落结构与多样性研究

气候斑点病是一种为害烟草的重要非侵染性病害,为解析烟草气候斑点病叶际细菌群落结构和多样性,利用lllumina高通量测序技术对不同时期感病与健康烟叶叶际微生物群落组成进行测序分析.结果表明,感病烟叶叶际细菌优势菌属为微小杆菌属(Exiguobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、泛菌属(Pantoea)和不动杆菌属(Acinetobacter).健康烟叶的优势细菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、微小杆菌属(Exiguobacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、泛菌属(Pantoea)和肠球菌属(Enterococcus).发病前期,感病烟叶叶际细菌的多样性和丰富度均高于健康烟叶,而发病中后期,感病烟叶叶际细菌的多样性和丰富度均低于健康烟叶.其中,发病烟叶叶际细菌属unclassified＿f＿＿Enterobacteriaceae和微杆菌属(Microbacterium)的相对丰度显著高于健康烟叶,健康烟叶的unclassified＿f＿＿Comamonadaceae、norank＿f＿＿norank＿o＿＿Chloroplast、不...     

16S rRNA基因高通量测序分析水性涂料微生物群落结构及多样性

微生物对水性涂料产品的稳定性起着重要作用,本实验以广东省某涂料厂的水性涂料为研究对象,利用16S rRNA基因高通量测序技术检测其微生物群落结构及多样性。结果表明5个水性涂料样本在97%的相似水平下共获得有效序列总数224 801,涵盖了10门16纲30目46科59属的细菌;物种组成与相对多样性由高到低依次分别为A4、A5、A1、A2和A3;水性涂料样本A1、A2和A3微生物群落结构与聚集规律较为相似,优势菌群均为类芽孢杆菌门、芽胞乳杆菌属和固氮菌;水性涂料样本A5中相对丰度为57.3%的产己酸细菌属于特异菌群。本研究解析了水性涂料中微生物群落结构、相对丰度及多样性,为建立和完善水性涂料中微生物防控体系提供理论支撑。     

淹水胁迫对青杨雌雄幼苗生理特性和生长的影响

为揭示青杨(Populus cathayana)雌雄幼苗对淹水胁迫的适应性, 在实验地内通过土培盆栽淹水方式从植株生理生态和生长发育方面探讨淹水胁迫对青杨扦插苗的影响。试验分为对照和淹水2个处理, 处理时间为40天。结果显示: (1)淹水胁迫导致青杨幼苗叶片中的丙二醛(MDA)含量和茎部淹水区的不定根数显著升高, 植株的净光合速率(P_n)、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、株高、基径、总叶面积、比叶面积(SLA)、根生物量、叶生物量、茎生物量、总生物量干重和根冠比(R/S)显著降低。(2)与雄株相比, 淹水胁迫显著增加了雌株幼苗的MDA含量, 降低了SOD活性、P_n、类胡萝卜素(Caro)含量、叶绿素a/b、SLA、根生物量和R/S, 并导致雄株在淹水胁迫下具有比雌株更高的气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、不定根数和株高。可见, 淹水胁迫对青杨雌雄幼苗的形态生长和生理过程均有严重的抑制作用, 但表现出显著的性别间差异。雄株可以通过维持更高的光合作用能力和增加不定根数量来维持植株的生长, 从而表现出比雌株更强的抗逆性。     

叶际微生物及其与外界互作的研究进展

叶际微生物及其生存环境共同形成了一个复杂的生态系统。建立在纯种分离和纯培养技术基础之上的传统研究方法只能了解其中部分叶际微生物,但对物种组成、种群结构和生态学作用等方面的认识都比较片面。近年来随着分子生物学和生物信息学的进步,人们对叶际微生物总群落的分析逐渐揭示了叶际微生物组成的多样性及其特点,以及与外界互相作用的复杂性。研究表明,植物种类、地理位置和季节差异等都不同程度地影响着叶际微生物群落的构成。本文综述了近年来国内外叶际微生物群落结构组成及其与外界互作方面的研究进展,有利于加深对叶际微生物的了解,也有助于深入理解叶际微生物与植物生长和植物病虫害防治的关联关系。     

叶际微生物与植物健康研究进展

叶际微生物与植物有着密切的联系,对宿主生物多样性的维持、群落的稳定和生态系统的功能具有重要意义。随着分子生物学技术的快速发展,叶际微生物与植物的关系及对宿主健康的影响是近年来热点领域之一。基于明确定义的叶际概念,综述了叶际微生物群落结构、驱动因素及其与植物健康的关系,强调了叶际微生物的机遇性以及调控群落驱动因素在未来叶际微生物研究中的重要地位。加深对叶际微生物的认知,有利于实现农业微生物的功能最大化,以期为提高植物产量提供参考。     

铅污染对青杨雌雄幼苗铅富集和营养特征的影响

该研究以青杨雌雄幼苗为实验材料,采用盆栽控制实验的方式,设置20.5(CK)、50(T1)和100mg·kg-1(T2)3个铅浓度水平,分析面源水平铅污染条件下青杨性别间铅的积累和营养状况的差异。结果表明:(1)与CK相比,面源水平铅污染条件下,青杨雄株幼苗的总生物量未受到显著影响,雌株总生物量显著降低,但相同处理条件下雌株生物量均显著高于雄株。(2)2个梯度的铅污染均未显著影响两种性别青杨各器官中N的浓度,且雌雄间的性别差异不显著,但T2处理一定程度降低了两种性别各器官中P的浓度;与CK相比,雄株在受铅胁迫处理时N/P逐渐增加,说明此时雄株的生长可能会逐渐受到P素营养缺乏的影响。(3)随着铅处理浓度的增加,青杨雌株幼苗对铅的积累总量逐步增加,但雄株的积累总量的增加却不显著。可见,青杨雄株在面源水平铅污染条件下的抗性和耐受性优于雌株;雌雄青杨对土壤铅污染有不同的适应策略,雌株对铅的积累策略是其生物量下降以及营养平衡受到影响的主要原因,雄株对铅低吸收的策略使其更适应在铅污染区域生长。     

盐胁迫下外施脯氨酸和磷肥对青杨雌雄幼苗生长及生理特性的影响

为探讨盐胁迫下外源脯氨酸和磷肥的作用,对不同处理的青杨雌、雄幼苗的生长和生理生化指标进行了研究。结果表明:盐胁迫会影响青杨雌、雄植株的生长和生化物质含量,但喷施脯氨酸和根施磷肥均能在一定程度上提高雄株幼苗的耐盐性,而对雌株耐盐性的影响并不明显。因此,在盐碱地改良时宜选用抗逆性较强的雄株进行种植,同时可考虑选用经济适用、操作方便的磷肥来提高植株耐盐性。     

青杨雌雄群体沿海拔梯度的分布特征

以小五台山天然青杨种群为试验对象,通过在其分布海拔范围内(1400-1700 m)设置样方的方式研究青杨雌雄群体的平均胸径、密度、性比、大小级结构和空间分布的差异.结果显示:雌株群体的平均胸径在整个海拔梯度上无显著差异,而海拔1700 m处的群体密度显著低于其它海拔;雄株群体的平均胸径在海拔1700 m最大,显著高于其它海拔,而群体密度在各海拔梯度间无显著差异.在海拔1600 m,雌雄群体的平均胸径最接近,同时密度也最接近.从整个海拔范围来看,青杨雌雄个体的比例(雄/雌)为0.80∶1,性比不偏离1∶1(x2=2.94,P＞0.05).但在不同海拔梯度上性比有所不同,低海拔性比为0.44,显著偏雌(X21400=5.91,P＜0.05),而高海拔性比为2.55,显著偏雄(x21700=6.56,P＜0.05);随着海拔接近1600 m,性比逐渐趋于1:1(x21600=0,P＞0.05).除海拔1700 m为下降型外,青杨雌雄群体的大小级结构在其它海拔主要表现为稳定型.而最稳定群体结构的分布海拔在雌雄群体间不同.在海拔1400 m,雌株群体中I级和Ⅱ级植株占群体比例最大;雄株群体I级和Ⅱ级植株占群体比例最大的海拔是1600 m.群体空间分布以聚集分布为主,彼此间无明显差异;但群体间聚集强度的变化在海拔梯度上各有不同,主要表现为雌株群体的PAI随海拔的升高逐渐增加,而雄株群体的PAI则随海拔的升高呈现出先增加后减少的趋势.研究结果表明了青杨雌雄群体的分布特征沿海拔梯度的变化明显不同,中等海拔区域可能为青杨种群的最适繁衍区.     

长叶红砂叶际细菌和真菌群落对季节变化的响应特征

【背景】植物叶际(phyllosphere)定殖着丰富多样的微生物,叶际微生物通过发挥特定功能在逆境下生存,影响寄主植物的生理生态特性并受环境异质性的影响。【目的】植物叶际微生物群落是动态的,认识季节更替对植物叶际微生物群落结构的影响,对于加深对植物-微生物-环境相互作用的理解具有积极意义。【方法】以鄂尔多斯荒漠草原泌盐盐生植物长叶红砂为研究对象,分别测定春季、秋季植物叶片表面理化特性,并结合叶际细菌、真菌高通量测序结果进行综合分析。【结果】长叶红砂冠下土壤含水率、pH、电导率等指标在季节更替下存在显著差异,叶片表面Na+、K+和电导率值存在显著差异;进一步分析发现,叶际细菌分类操作单元(operational taxonomic unit,OTU)、Shannon、Chao1和ACE (abundance-based coverage estimator)指数与土壤和叶片表面盐分含量呈正相关;春季叶际蓝细菌门和拟杆菌门保持了较高的相对丰度,而秋季叶际变形菌门、放线菌门、子囊菌门的相对丰度则高于春季;其中,叶际Bradyrhizobium、Novosphingobium和Edaphob...     

胡杨叶片及韧皮部内生细菌多样性及生物学功能分析

[目的]通过分析胡杨叶片及树干内生细菌群落多样性、结构特征及生物学功能,探究内生细菌与宿主胡杨的互作机制.[方法]利用Illumina MiSeq高通量测序技术,对采集自新疆喀什地区胡杨林的3组胡杨树叶和3组树干样本的内生细菌进行Alpha、Beta多样性分析、群落组成分析以及通过比对代谢数据库进行群落功能预测,并对样...     

Metaproteogenomic analysis of microbial communities in the phyllosphere and rhizosphere of rice

The above- and below-ground parts of rice plants create specific habitats for various microorganisms. In this study, we characterized the phyllosphere and rhizosphere microbiota of rice cultivars using a metaproteogenomic approach to get insight into the physiology of the bacteria and archaea that live in association with rice. The metaproteomic datasets gave rise to a total of about 4600 identified proteins and indicated the presence of one-carbon conversion processes in the rhizosphere as well as in the phyllosphere. Proteins involved in methanogenesis and methanotrophy were found in the rhizosphere, whereas methanol-based methylotrophy linked to the genus Methylobacterium dominated within the protein repertoire of the phyllosphere microbiota. Further, physiological traits of differential importance in phyllosphere versus rhizosphere bacteria included transport processes and stress responses, which were more conspicuous in the phyllosphere samples. In contrast, dinitrogenase reductase was exclusively identified in the rhizosphere, despite the presence of nifH genes also in diverse phyllosphere bacteria.     

毛白杨蔗糖合酶基因PtSS2克隆与表达分析

为了解毛白杨蔗糖合酶(sucrose synthase,SS)基因功能和表达模式,以毛白杨茎段来源的cDNA为模板,根据毛果杨PtrSS2CDS序列信息设计特异引物,采用RT-PCR技术分离克隆了PtSS2基因。测序分析表明,PtSS2基因序列全长为2 412bp,编码803个氨基酸,蛋白大小为92.14kD,理论等电点6.00,属于酸性蛋白;氨基酸序列同源性分析表明,PtSS2与毛果杨PtrSS2和PtrSS1一致性分别高达100%和98.63%;结构域分析表明,PtSS2含有2个高度保守的功能域,即蔗糖合酶(5~552)和糖基化转移酶(554~744)功能域。qRT-PCR检测表明,PtSS2在毛白杨根、茎、叶、营养芽、雄雌花芽等各个组织中均有表达,但在营养芽和花芽中表达量较高,根部相对较低,总体呈组成型表达模式;在干旱胁迫下,PtSS2表达水平提升。研究结果推测,蔗糖合酶基因PtSS2在毛白杨各组织器官发育过程及干旱胁迫响应过程中具有重要功能。     

羊草基因型数目与氮添加对土壤微生物群落的交互影响

物种多样性(或同一物种遗传多样性)减少和氮富集都是影响陆地生态系统进程的主要因素,它们之间的交互作用是否对土壤微生物群落产生显著影响已成为研究者关心的主要科学问题。研究羊草基因型数目(1、2、4三种基因型数目组合)和氮添加(无氮添加、低氮添加和高氮添加3种水平)对土壤微生物群落的总磷脂脂肪酸(PLFA,Phospholipid Fatty Acid)含量、细菌PLFA生物标记含量、真菌PLFA生物标记含量、真菌/细菌比、以及基于每个PLFA生物标记相对含量百分比所得微生物群落的Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数的影响。结果表明:氮添加对细菌PLFA生物标记含量,以及土壤微生物PLFA生物标记的Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数具有显著影响(P0.05);基因型数目对所测变量无显著影响(P0.05),但基因型数目和氮添加的交互作用对细菌PLFA生物标记含量和真菌/细菌比具有显著影响(P0.05)。研究结果为全球变化背景下氮沉降及重要物种种群数量减少对土壤微生物群落的影响提供了科学数据,为合理解释群落动态变化提供了数据支持。     

胡杨土壤理化性质与微生物群落结构空间和分布的关系

土壤理化性质是微生物群落结构变化和空间分布的主要驱动力,揭示土壤与微生物之间关系是当前生态学和土壤学的研究热点之一。在大小胡杨树冠下少有植物生长的区域,测定距离树干不同位置（距离大胡杨树干0-3 m和3-6 m,距离小胡杨树干0-3 m,以及距离大小胡杨树干至少9 m以上;分别简写为DB_{0-3 m},DB_{3-6 m},DS_{0-3 m}和CK）的土壤理化性质和土壤微生物的群落组成,之后运用微生物群落组间差异分析、典范对应分析和Spearman相关分析等方法,探讨胡杨树冠下土壤理化性质与微生物群落分布组成之间的关系。结果显示：（1）在4个采样位置,细根生物量、土壤含水量、有机质、全氮、全磷和总盐均在DB_{0-3 m}最高,DB_{3-6 m}居中,DS_{0-3 m}和CK的含量最低（DB_{0-3 m}≥DB_{3-6 m}≥DS_{0-3 m}≥CK）（P<0.05）。DB_{0-3 m}的这些理化性质的含量分别是DS_{0-3 m}的3.97、1.13、3.71、3.03、1.49和1.95倍;相反,土壤容重在4个采样位置没有显著性差别（P>0.05）;（2）纲水平上,丰度排名前十的细菌和真菌分布组成在4个采样位置明显不同。细菌方面,Rhodothermia和γ-变形菌纲为DB_{0-3 m}的优势纲（相对丰度为0.27和0.28）,拟杆菌纲为其他3个位置的优势种（在DB_{3-6 m}、CK和DS_{0-3 m}的相对丰度为0.37、0.26和0.26）。真菌方面,粪壳菌纲为DB_{0-3 m}和DS_{0-3 m}的优势纲（相对丰度为0.27和0.10）。座囊菌纲为DB_{3-6 m}和CK的优势纲（相对丰度为0.09和0.16）;（3）细菌和真菌群落组成在4个采样位置存在显著差异。DB_{0-3 m}的真菌和细菌群落组成和DB_{3-6 m}较相似, DS_{0-3 m}和CK的真菌和细菌群落组成较为相似;（4）典范对应分析与Spearman分析结果表明,胡杨树冠下土壤微生物的群落组成受到土壤盐分、细根生物量、含水量、有机质、全氮和全磷的影响。其中,土壤盐分的影响最大。综合可知,在胡杨树冠下,土壤微生物群落的组成于胡杨树干下不同距离的位置上存在差异,它是胡杨和土壤之间物质交换、营养流动及微生物的生境选择共同作用的后果。土壤微生物群落组成在空间上的变化,可以负向影响树冠下幼苗的萌发和生长。在一定程度上,这种负向作用使得胡杨树冠下少有植物生长。     

毛白杨PtoGSTF4基因克隆及相关特性鉴定

该研究从毛白杨中克隆到1个Phi类谷胱苷肽S-转移酶（GST）基因（PtoGSTF4）,编码213个氨基酸。表达模式分析发现,PtoGSTF4在正常生长、H₂O₂和莠去津处理后的茎、叶以及茎的韧皮部均表达,属于组成型表达基因。在大肠杆菌中表达并纯化了PtoGSTF4重组蛋白,酶学性质分析表明PtoGSTF4对CDNB、NBD-Cl、NBC和Cum-OOH等4种底物均有活性。动力学分析发现,PtoGSTF4对GSH具有较高的亲和力,而对CDNB的亲和力相对较低。在不同pH及温度条件下对PtoGSTF4蛋白进行活性检测,发现PtoGSTF4在pH 7.5~10.5范围内或30 ℃~60 ℃温度范围内有较高的活性。研究推测,PtoGSTF4可能在毛白杨的抗逆生理中发挥重要作用。