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水稻内生细菌的群落多样性

2016/06/08 中广微生物
摘要:[目的] 为详细了解水稻不同组织内生细菌群落多样性。

[方法] 对宁粳43号内生细菌的总DNA提取后,采用高通量测序技术对水稻内生细菌的16S rRNA基因进行了序列测定,分析了水稻不同组织部位内生细菌群落结构特征。

[结果] 叶部共获得内生细菌OTUs 610个,茎部411个,根部174个。物种分类显示,叶部内生细菌种类隶属于22门40纲103目198科399属,其中优势类群是红球菌属(Rhodococcus)和乳酸杆菌属(Lactobacillus),它们的相对丰度分别为21.00%和9.19%;茎部内生细菌种类隶属于19门31纲85目169科306属,其中优势类群是红球菌属和罗尔斯通菌属(Ralstonia),它们的相对丰度分别为19.25%和13.52%;根部内生细菌种类隶属于9门19纲44目82科140属,其中优势类群是肠杆菌属(Enterobacter)和埃希氏杆菌属(Escherichia),它们的相对丰度分别为81.13%和10.89%。根茎叶中相同的OTU有78个,放线菌门(Actinobacteria)与大多数细菌具有相关性。根系内生细菌中具有调控各种代谢网络功能的物种丰度高于茎部和叶部。

[结论] 不同水稻组织内生细菌具有丰富的群落多样性,其中叶部的内生细菌物种最丰富,根系参与各种代谢调控的细菌丰度最高,各个组织部位的优势菌属各不相同,变形菌门是最重要的水稻内生细菌。

    植物内生菌是重要的微生物资源,其生活史的一定阶段或全部阶段能够定殖在健康植物细胞间隙或细胞内,寄主植物受侵染后并不表现病症,可以从严格表面消毒的植物组织中分离得到内生菌或者直接从植物组织内扩增微生物特征DNA片段。植物内生菌多样性的研究可以揭示微生物与寄主植物的互作、评价寄主植物内环境的稳定性,一部分植物内生菌能够提高植物抗病性与抗虫性、抗逆境能力,在微生物肥料的应用、生防种质资源的研制及利用等技术领域具有重要意义。内生细菌是一类重要的内生微生物,评价和衡量。水稻植株生长的内环境是否稳定和健康的重要指标之一就是具有稳定的内生细菌群落多样性。

    相关研究表明内生细菌对于水稻植株具有多种生态功能,例如增强水稻抗逆境能力、抗病虫害能力、自身合成或者促进植物合成多种植物生长激素和提高植物氮吸收与氮代谢水平等,往往与寄主植物形成一种互惠互利的共生关系。在水稻不同生育期,内生细菌动态变化及多样性不同,分蘖期菌群分布均匀、种类较多,开花期物种相对单一。成熟期种子内生细菌种类比灌浆期种子丰富,内生细菌群落结构具有丰富的多样性。

    与本研究不同的是,已有的研究主要集中在水稻根系、茎部和叶片可培养的内生细菌群落,只有较少的研究报道了水稻根部不可培养内生细菌多样性。本研究的特点在于不仅研究了水稻根、茎和叶部可培养内生细菌的群落多样性,还研究了水稻根、茎和叶部不可培养内生细菌的群落多样性。本文采用高通量测序技术,研究宁夏水稻宁粳43号内生细菌的物种组成、群落结构及多样性,为进一步探讨植物内生细菌的生态功能以及植物与微生物的互作机制提供依据。
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