16S rRNA高通量測序分析條銹菌侵染對小麥根部菌群影響及新種放線菌鑒定.pdf

1、為探明植物根部是否存在一類特殊的微生物以及被病蟲侵染后是否能夠招募有益微生物這一科學(xué)問題，本研究選用小麥品種銘賢169（目前尚未發(fā)現(xiàn)抗條銹菌基因）和小麥條銹菌（Puccinia striiformis f.sp tritici）生理小種CY32作為研究模型，采用16S rRNA宏基因組測序和純培養(yǎng)技術(shù)，分析小麥被條銹菌侵染后根部微生物種群構(gòu)成和豐度的變化，確定根部特異微生物和侵染后招募的微生物，并對4個潛在放線菌新種進(jìn)行多相分類學(xué)鑒定，

2、得到的實驗結(jié)果如下:
　　高通量測序結(jié)果顯示接小麥條銹菌的實驗組和不接小麥條銹菌的對照組小麥根際樣品中微生物在第2天、第7天和第12天三個時間點(diǎn)均是對照組的物種更加豐富，多樣性和均勻度方面除第7天實驗組大于對照組外，其余兩個時間點(diǎn)均是對照組更好。對在三個時間點(diǎn)中表現(xiàn)顯著差異的4個門、23個科和19個屬進(jìn)行追蹤分析，發(fā)現(xiàn)疣微菌門、交替單胞菌科、鞘脂桿菌科、疣微菌科、Cryomorphaceae科以及纖維弧菌屬、Fluviicola屬

3、、Luteolibacter屬、Niabella屬、地桿菌屬和鞘氨醇桿菌屬在前期變化幅度均不明顯，而在第12天時實驗組出現(xiàn)急劇增加的現(xiàn)象，說明小麥發(fā)病后根際對這些物種進(jìn)行了富集。小麥根樣品中微生物物種豐富度情況是第2天和第7天時對照組高于實驗組，同時第2天和第12天時對照組的多樣性和均勻度更好，同樣對在三個時間點(diǎn)表現(xiàn)顯著差異的2個門4個科和2個屬以及放線菌門所包含的其它科進(jìn)行追蹤分析，結(jié)果表明實驗組中放線菌門和放線菌門內(nèi)的鏈霉菌科、小單

4、孢菌科、原小單孢菌科、類諾卡氏菌科、束絲放線菌科的增加幅度遠(yuǎn)高于對照組，表明這些物種在根內(nèi)得到了富集。
　　采用純培養(yǎng)方法對實驗組和對照組中小麥根際根內(nèi)放線菌進(jìn)行分離。結(jié)果顯示從對照組的根際及根內(nèi)分別分離得到30株和23株放線菌，從實驗組的根際及根內(nèi)分別分離獲得20株和119株放線菌，說明小麥發(fā)病后根內(nèi)的放線菌得到了富集。通過形態(tài)和培養(yǎng)特征分別對每組樣品中獲得的放線菌進(jìn)行初步歸類，發(fā)現(xiàn)對照組小麥根際和根內(nèi)中不同種屬的放線菌分別為3

5、株和9株，實驗組小麥根際和根內(nèi)中不同種屬的放線菌分別為5株和38株，說明小麥發(fā)病后根內(nèi)放線菌的豐富度與對照組相比明顯增高，而實驗組與對照組中小麥根際放線菌的豐富度差別不大。對分離得到的放線菌進(jìn)行抑真菌活性檢測，發(fā)現(xiàn)實驗組與對照組中根際放線菌對9種農(nóng)作物病原真菌均無抑制作用;實驗組中有10株根內(nèi)放線菌(26.3％)對至少兩種以上植物病原真菌有抑制作用，對照組中僅有1株根內(nèi)放線菌(11.1％)對四種病原真菌有抑制作用。說明實驗組與對照組中根

6、際放線菌在抗真菌活性測試上并無差別，而實驗組中根內(nèi)活性放線菌的數(shù)量遠(yuǎn)大于對照組，表明當(dāng)小麥?zhǔn)艿讲≡婢?小麥條銹菌侵染時，小麥根內(nèi)能夠招募有益微生物增強(qiáng)其抗病害能力。
　　通過多相系統(tǒng)分類學(xué)鑒定確定了4個放線菌新種。菌株NEAU-Jh2-17為鏈單孢菌屬內(nèi)的一個新種，命名為Streptomonospora halotolerans;菌株NEAU-Jh3-20為鏈霉菌屬內(nèi)的一個新種，命名為Streptomyces tyrosinil