青藏高原高寒草甸植物种子内生菌的多样性及潜在功能

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种子内生菌群包含多种细菌和真菌,可以影响植物微生物群落结构和功能。种子内生菌通常由种子传播并为其宿主植物提供有益作用。本研究旨在探究青藏高原(QTP)高寒草甸植物的种子微生物组多样性及潜在功能。在2017年9月,选取了青藏高原高寒草甸8种植物种子和4个不同地区的垂穗披碱草种子样,并利用Illumina Miseq DNA测序技术,对种子微生物组进行多样性分析。结果发现青藏高原高寒草甸8种植物种子的细菌和真菌群落组成存在显著差异(P<0.05),表明草地植物的个体特征是塑造种子微生物群落的重要因素。垂穗披碱草种子中内生细菌群落不受植物生长环境的影响,而种子真菌组成在4个植物生长地区存在显著差异(P<0.05),表明外界环境影响内生真菌对宿主的选择。由于高通量测序的局限性,本研究对8种植物种子进行种子内生细菌和内生真菌的分离纯化与鉴定,共得到28株细菌和19株真菌,其形态和生长特征呈现多样性。可分离的部分内生细菌在8种植物种子中重复出现,其中重复出现次数最多的为假单胞菌属和芽孢杆菌属,分别为7株,其适应能力较强,生存范围较广泛;可分离的内生真菌特异性较强,同种内生菌未重复出现在不同植物种子中,其中分离最多的为青霉属和枝孢属,分别为4株。分离鉴定结果表明青藏高原高寒草甸植物种子中蕴藏着自己独有的可培养的内生菌。此外,为研究种子内生菌对植物的有益作用,本研究将分离出的内生菌进行植物体外固氮潜力、ACC脱氨酶活性、矿物质磷酸盐增溶、生长素的产生、铁载体的产生、果胶酶活性和纤维素酶活性测定。结果发现多数内生细菌具有大部分功能特性,例如11株具有ACC脱氨酶活性,13株可以产生铁载体,12株具有纤维素酶活性,11株具有果胶酶活性,其中芽孢杆菌属(Bacillus)具有除溶解矿物质磷酸盐外的其他6种功能特性,假单胞菌属(Pseudomonas)具有除固氮潜力外其他6种功能特性。此外,内生真菌也具有丰富的功能多样性,例如12株可以产生生长素,11株可以产生铁载体,11株具有纤维素和果胶酶活性,其中青霉属具有除ACC脱氨酶活性以外的其他6种功能特性。所有这些在体外表现出的促生功能特性,表明内生菌具有促进宿主植物的生长、增强其抗逆性和抗病性的潜力。本研究结果为测定种子内生菌功能特性提供了丰富的菌种资源,同时亦将有助于今后调控种子微生物,提高草地生产力,维持草地健康,为高寒草甸微生物资源的研究与利用提供了科学依据。
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