枸杞品质对根际微生物多样性响应机制研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhy724458069
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枸杞是我国名贵的中药材,是我国重要的经济植物与药用植物之一。本研究比较了不同产地不同生育期同一品种(宁杞1号)枸杞,在相同的栽培管理模式下,枸杞根际土壤细菌群落结构,并测定其相关根际土壤理化因子,结合当地气象因子数据,初步分析了各环境因子、根际细菌群落、果实有效成分之间的相关性。本研究对根际土壤中丛枝菌根真菌孢子数目进行观察计数,分离鉴定了枸杞根际土壤中的丛枝菌根真菌孢子,为充分挖掘枸杞根际潜在微生物资源和枸杞跨区域引种栽培奠定了良好基础。本研究主要内容:1.本研究通过高通量测序技术分析了三个不同枸杞产地(宁夏,新疆,青海)的三个生育期(4月中旬萌芽期,6月中旬盛花盛果期,8月中旬歇果期)的枸杞根际细菌群落结构及多样性与优势种群的差异。2.通过基本统计学研究了土壤理化因子,气象因子,根际菌群,枸杞有效成分之间的相关性,并对有效成分存在促进作用的生物与非生物因素进行了分析。3.对枸杞根系进行染色,观察丛枝菌根对枸杞的侵染,对根际土壤中的丛枝菌根真菌孢子进行计数与形态学鉴定。主要研究结果如下:(1)高通量测序结果表明:精河产地根际菌群最为丰富多样,宁夏产地丰富度与多样性最低,歇果期菌群的多样性与丰富度最高。变形菌门(Proteobacteria),放线菌门(Actinobacteria),绿弯菌门(Chloroflexi),酸杆菌门(Acidobacteria)为所有枸杞根际土壤样本中的优势门类群,norank_c_Subgroup_6、节细菌属(Arthrobacter),norank_f_JG30-KF-CM45,norank_f_Gemmatimonadaceae是属水平下较优势的类群。能量产生和转化,氨基酸转运和代谢,转录,细胞壁/膜/包膜生物发生,通用功能,信号转导机制以及未知功能是枸杞根际细菌群落的主要功能类别。通过比对不同产地同一生育期枸杞根际细菌群落的结构与功能,发现微枝杆菌属(Microvirga)、节杆菌属(Arthrobacter)、norank_o_Gaiellales、norank_f_AKYG1722是宁夏与其他产地的主要差异类群。青海与其他两地的主要差异类群为norank_f_Anaerolineaceae,RB41,芽球菌属(Blastococcus),norank_o_Subgroup_7。宁夏枸杞根际菌群物质的转运与代谢能力显著强于其他两个产地。各自产地枸杞根际随生育期变化响应的菌群存在较大的差异,但菌群结构与功能的变化规律相似,均为萌芽期与歇果期相似,盛花盛果期与之相比差异较大。随生育期的变化,精河产地菌群在转录,信号传导功能方面响应较强,宁夏在糖代谢,信号传导,次级产物代谢功能上响应明显,青海在离子,糖,脂质等物质代谢能力上响应明显。(2)相关分析表明,土壤理化因子与气象因子显著影响了枸杞根际细菌群落结构,并且p H值,有机质,湿度与温度的影响较大。对果实有效成分测定后发现,宁夏与精河产地枸杞的全糖,多糖,黄酮含量较高,青海产地甜菜碱与类胡萝卜素含量较高。多糖与温度的正相关性较显著。土壤p H值,生育期内温度,土壤温度对全糖与黄酮存在促进作用。土壤的肥力与生育期土壤湿度对甜菜碱的含量具有促进作用。速效磷与生育期平均气温日较差对类胡萝卜素的促进作用明显。对有效成分促进因素的通径分析发现,norank_f_AKYG1722,norank_o_Gaiellales,Microvirga三个菌群对枸杞果实中糖类及黄酮具有较强的促进作用,norank_o_Gaiellales作用尤其明显。枸杞生育期温度,土壤温度,土壤p H值能够通过与菌群互作对果实内糖类物质与黄酮产生间接正向作用。土壤有机质与土壤湿度对甜菜碱的直接促进作用明显,并能通过与norank_f_Anaerolineaceae互作对甜菜碱含量产生间接正向影响。(3)通过染色在枸杞根系中发现了丛枝菌根真菌的典型结构,计算丛枝菌根真菌对枸杞的侵染率为42.25%,形成的典型结构为重楼型丛枝结构。使用滤纸划线平板计数法计算了三个产地枸杞根际土壤中孢子数目,青海盛花盛果期的根际样本中孢子数目为5440±49.67个/50g土壤,数目在所有样本中最多,宁夏产地枸杞根际丛枝菌根真菌孢子数目最少。由枸杞根际土壤分离得到的丛枝菌根真菌孢子经鉴定分为4属12种,对其进行了详细描述,分别为双网无梗囊霉(Acaulospora bireticulata),光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis),多梗球囊霉(Glomus multicaule),层状球囊霉(Glomus lamellosum),凹坑球囊霉(Glomus multiforum),斑点球囊霉(Glomus maculosum),卷曲球囊霉(Glomus convolutum),聚丛球囊霉(Glomus aggregatum),摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae),Rhizophagus fasciculatus,其中包括两种球囊霉属孢子Glomus.sp1和Glomus.sp2。
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