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根系微生物是植物生长和抗逆性的重要调节因子,也是待开发的农业生产资源宝库。根系微生物通过促进植物吸收营养物质,提高植物的抗逆性,而植物通过各种根部代谢物调节根系微生物群的组成和功能。本研究以小麦体细胞杂种渐渗系中选育出来的耐盐碱小麦山融4号（SR4）与其亲本济南177（JN177）为实验材料,通过将扩增子测序技术与RNA-seq技术相结合,鉴定了与小麦盐碱胁迫抗性相关的根系细菌和真菌菌属,找到了小麦根系微生物组可能的调控基因,揭示了远缘杂交对小麦根系微生物组结构和功能的影响及其分子机理。本研究取得的成果如下:1.本研究比较了在普通大田和盐碱地两种土壤环境下,SR4和JN177的长势、地上部Na+含量的差异。结果显示:SR4的盐碱胁迫抗性强于JN177。我们进而测量了盐碱土、灭菌盐碱土以及向灭菌盐碱土中加入土壤提取微生物三种条件下,SR4和JN177中超氧阴离子、钠离子含量。结果显示:SR4能够比JN177更好的募集土壤微生物协助抵御盐碱胁迫。2.本研究利用16S r RNA扩增子测序技术研究了远缘杂交对小麦根系细菌群落结构与功能的影响。结果如下:对于普通土壤和盐碱土壤中的JN177和SR4根系样本,共获得946个操作分类单元（OTUs）。α多样性分析表明,远缘杂交对小麦根系细菌群落的α多样性无显著影响。JN177与SR4根系细菌群落主要由Proteobacteria,Bacteroidetes,Actinobacteria,Firmicutes及其他菌门组成,Proteobacteria为优势菌。在属分类学水平上,JN177与SR4的根系细菌群落由Pseudomonas,Pantoea,Flavobacterium及其他菌属组成,Pseudomonas占主导地位。PCo A分析显示,基因型是小麦根系细菌群落结构最主要的影响因素,其次是土壤类型。Lefse多级物种差异判别分析发现,SR4-C显著富集的特征性分类群属于Proteobacteria,SR4-SL显著富集的特征性分类群属于Actinobacteria;亲本JN177（JN177-SL与JN177-C）显著富集的特征性分类群属于Proteobacteria。组间差异性检验表明,Pseudomonas与Variovorax在JN177-C、SR4-C、SR4-SL和JN177-SL四组中具有统计学差异。通过PICRUSt对小麦根系细菌功能预测分析发现,氨基酸转运和代谢、能量产生和转换、转录、碳水化合物运输和代谢、细胞壁/膜/包膜生物合成以及无机离子转运和代谢是小麦根系细菌群落的重要功能。Carbon metabolism,Biosynthesis of amino acids,Pyruvate metabolism,Glyoxylate and dicarboxylate metabolism,ABC transporters以及Two-component system与小麦根系细菌群落响应耐盐碱胁迫有关。3.本研究利用ITS扩增子测序技术研究了远缘杂交对小麦根系真菌群落结构与功能的影响。结果如下:对于普通土壤和盐碱土壤中的JN177和SR4根系样本,共获899个真菌操作分类单元（OTUs）。α多样性分析表明,远缘杂交对小麦根系真菌群落的α多样性影响不显著。小麦的根系真菌群落由Ascomycota,Basidiomycota,Chytridiomycota及其他菌门组成,Ascomycota为优势菌。在属分类学水平上,JN177与SR4的根系真菌群落由Pyrenochaetopsis,Alternaria,Holtermanniella,Preussia,Fusarium,Mortierella,Cyphellophora及其他菌属组成,Pyrenochaetopsis占主导地位。PCo A分析显示,土壤类型是小麦根系真菌群落结构最主要的影响因素,其次是植物基因型。Lefse多级物种差异判别分析发现,远缘杂交渐渗系SR4显著富集的特征性分类群属于Basidiomycota,亲本JN177显著富集的特征性分类群属于Ascomycoat。组间差异性检验表明,Pyrenochaetopsis在JN177-C、SR4-C、SR4-SL和JN177-SL四组中具有统计学差异;Preussia在四组中具有极显著差异。PICRUSt2功能预测热图分析发现,真菌功能丰度较高的类别均与基础代谢或生理功能相关。Adenosinetriphosphatase、Glucan 1,4-alpha-glucosidase、L-arabinose isomerase和Protein-tyrosine-phosphatase与小麦根系真菌群落响应耐盐碱胁迫有关。4.本研究利用转录组学方法研究了JN177和SR4根系微生物组调控的关键基因和信号通路。结果如下:对于普通土壤和盐碱土壤中的JN177和SR4根系样本,共获得差异表达基因19600个。盐碱土壤中JN177与SR4,共有2854个差异表达基因,1428个上调,1426个下调。普通土壤中JN177与SR4,共有8126个差异表达基因,4999个上调,3127个下调。JN177和SR4差异基因的GO功能注释主要分为:Molecular function、Biological process以及Cellular compo nents。WGCNA分析鉴定出27个表达模块。通过模块与表型相关性分析,挖掘出ME turquoise、ME pink、ME salmon和ME brown四个模块。这四个模块的hub基因是调控生长在盐碱地中的JN177和S R4根部微生物群落的关键基因。这些hub基因（如Traes CS1D02G295800、Traes CS1A02G296300、Traes CS1B02G224900和Traes CS6A02G102400）是的关键调节基因。在小麦根系微生物组响应盐碱胁迫主要涉及:氮吸收、转运、初级硝酸盐反应、信号转导途径、抗氧化损伤、调控通道蛋白维持Na+-K+离子平衡以及表观遗传机制。这表明,盐碱胁迫下SR4激活了调控根系微生物群的这些基因,并招募了特定的根部细菌和真菌,以增强其对盐碱胁迫的耐受性。综上,在盐碱胁迫下,根系微生物是维持SR4比JN177更好的钠和钾离子含量平衡的关键因素。通过系统比较,我们确定了SR4在盐碱胁迫下的特异细菌和真菌分类群。通过WGCNA分析,确定了关键的功能基因（例如:Traes CS1B02G224900,Traes CS1A02G210900）和途径。这些结果表明,体细胞杂交改变了调节小麦根系微生物组的关键基因,进一步提高了SR4的耐盐碱能力。本研究为进一步揭示小麦根系微生物群落的调控机理奠定了基础,为开发可提高小麦耐盐碱能力的微生物菌剂指明了方向,对农业的可持续发展具有重要的现实意义。