茶苗扦插过程中根际微生物组的作用
普洱茶以广泛种植于中国西南部的大叶种茶树(Camellia sinensis var.assamica)晒青叶为原料，通过特殊工艺制成的中国传统茶叶，具有良好的保健作用。普洱茶树常用育苗方式为扦插培养，在自然条件下扦插育苗的成活率较低。而植物根际微生物对植物的生长具有显著影响，茶苗根部丰富的微生物资源则是解决育苗成活率低的一个突破点。本课题着眼于研究茶苗扦插生长中根际微生物菌群结构的多样性及功能，结合高通量测序技术、细菌高通量分离方法及合成菌群等手段，以期深入分析茶苗根际微生物-茶苗的互作关系，寻找影响茶苗健康生长的核心微生物群及其作用。 对茶苗生长6个月、9个月、12个月、24个月的根际土及未扦插土中细菌16S rRNA基因进行高通量测序和生物信息学分析，共得到3218个OTU,其中根际土共有的OTU的数量为256个，记作核心菌群。茶苗根际的优势菌门为Proteobacteria、Acidobacteriota、Firmicutes 和 Bacteroidota,其中 Proteobacteria 的丰度最高。根际土与未扦插土之间的菌群结构有着明显差异。核心菌群及茶苗生长各阶段富集OTU的功能分析结果显示微生物的功能集中在与碳循环和氮循环有关的功能，如化能异养、好氧化能异养、固氮、硝酸盐还原，其中与氮循环的功能最多，茶苗的生长可能与根际微生物促进土壤中氮循环有关。使用随机森林法对茶苗的生物标记物进行预测，得到27个目作为生物标记物。 通过高通量分离鉴定方法，构建了茶苗根际微生物菌种库。共分离得到564种(4481株)茶苗根际土壤微生物，主要分属于Actinobacteria(50.4％)、Proteobacteria(38.3％)、Bacteroidetes(5.8％)、Firmicutes(1.6％)四个门。 基于微生物多样性分析结果及菌种库，构建了 3组合成菌群。进行盆栽实验后，发现这三组合成菌群对茶苗根的生长具有明显的促进作用，这可能与菌群促进茶苗对氮和磷元素的利用有关。 此外，以Paradevosia shaoguanensis为例对菌种库中微生物系统发育关系进行整理。基于16S rRNA基因序列对Youhaiella tibetensis F4T、P.shaoguanensis J5-3T和Methyloterrigena soli M48T 进行系统发育树分析，发现这三个属没有形成独立的簇。三种类型菌株每对之间的16S rRNA基因序列相似度均高于99％。P.shaoguanensis J5-3T和M.soli M48T之间的ANI、dDDH、AAI和16S rRNA基因序列的相似性表明它们代表同一物种。这三个菌株的生理和生化特征相似，如通过极性鞭毛进行运动，主要的呼吸醌、极性脂质和脂肪酸等。多基因树和其他特征的比较分析表明，有必要将属Youhaiella和属Paradevosia合并为一个属，将 P.shaoguanensis 转入属 Youhaiella 作为 Youhaiella shaoguanensis comb.nov.,而 Kim 等人在 2016 年提出的 M.soli作为Geng等人在2015年提出的P.shaoguanensis异型同义词。
茶苗;扦插过程;根际微生物组;互作关系
北京化工大学
硕士
生物工程
吕杰
2023
中文
S571.104.3
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）