大豆根际促生菌剂的菌株组合及土壤定殖载体研究

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植物根际微生物群落通过与植物的互作发挥着重要的生态功能。但目前对根际微生物群落的构建机制和功能仍不清楚,对根际微生物群落在植物生长时间序列上的演替方式及其对植物的影响研究较少。本研究基于前期通过培养组学技术分离获得的大量不同时期的大豆根际菌株,通过分析群落演替特征,筛选时序核心微生物,构建大豆根际不同时期的核心微生物合成群落。使用这些核心微生物群落开展植物接种试验,探究不同时期核心群落对大豆植物的影响,并分析了载体对群落稳定性的影响。结果如下1.通过对培养组获得的菌群进行数据分析,筛选出72个菌株组成时间序列核心微生物群落。通过对核心微生物群落进行分析,表明核心群落的阿尔法多样性和贝塔多样性在不同的处理样本上均能够与完整群落保持一致,核心群落的物种丰度则能够在整体群落上占绝大部分比例。共发生网络分析也显示了核心微生物在整体群落的联系中的确有重要的作用。核心群落在基于土壤测序数据的群落和基于培养组数据的群落中均具有较强的代表性。2.通过不同时期根际核心人工合成群落的植物接种试验,发现尽管各群落的物种组成相同,但其物种丰度的差异会对植物生长有显著影响,特别是w0菌群和w7菌群的影响更明显。进一步的转录组分析发现w0菌群使植株的光合作用上调,促进了植株生长,其接种的大豆植株干重较高。茉莉酸相关基因的上调体现了w0菌群诱导了茉莉酸介导的信号传导,可能诱导了植株的抗性,也表现了细菌与植株的互作。w7菌群上调了IAA合成相关基因,抑制了结瘤,促进了细胞壁合成,可能使得植物IAA浓度超过最佳水平,导致w7菌群接种植株干重较低。w7菌群接种使大豆植株脱落酸相关基因和蛋白磷酸化相关下调,可能表现了植株防御水平的下降。3.通过人工合成的均一化菌群接种载体试验,发现不同载体组合对群落的稳定性影响有较为显著的差异。均一化菌群结合载体的正交试验确定了凹凸棒土0.5m L,硅藻土1m L和玉米秸秆2m L为最优组合。本研究构建的人工合成根际微生物群落具有良好的代表性,通过对这些群落的研究揭示了大豆不同时期根际群落对植物影响的差异,探讨了不同载体对群落稳定性的影响,有助于后续微生物植物相互作用及根系分泌物的研究,也为后续的载体进一步优化提供了基础。
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