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土壤中生存着大量的微生物种群。这些类群之间不但存在着复杂的相互作用，很大一部分还与植物紧密互作。由于有很多植物相关的微生物是生态友好的，且能够促进植物生长和发育，这些微生物与植物的互作关系已经成为研究的重点。本文将传统培养方法和高通量测序相结合对玉米根际及根内微生物群落组成和功能进行了研究。通过高通量测序方法分析了自然土壤和灭菌土壤条件下玉米根际及根内真菌群落演变特征，发现灭菌土壤条件下会出现玉米内生真菌爆发的现象;通过传统培养方法分离并鉴定了玉米内生真菌;通过土壤悬液梯度稀释法寻找抑制玉米内生真菌的最大稀释度，选取其中能抑制内生真菌爆发的玉米根际土进行生防菌群的分离筛选;人工复配构建生防菌群，通过生防菌群的回接实验，探究生防菌群对玉米种栖镰刀菌的防控效果。主要研究结果如下:
1、土壤中的真菌多样性最高，物种分布均匀;随着种植天数的增加，根际及根内真菌多样性整体处于降低的趋势，第12天时多样性最低，其中优势真菌类群均为子囊菌门(Ascomycota)。自然土壤中，玉米根际真菌群落与原始土壤群落结构相似，可推测根际中的真菌大部分来源于土壤，群落装配以水平传递为主。灭菌土壤中，玉米根内及根际真菌群落装配以垂直传递为主，其群落结构与自然土壤群落差异显著。玉米种栖镰刀菌属主要来源于种子胚乳。另外，我们发现自然土壤中玉米根际镰刀菌属显著低于灭菌土壤，表明自然土壤中可能存在某种或某些具有生防功能的微生物可以抑制种栖镰刀菌的生长。
2、收集全国五大主要玉米种植区(东北平原、华北平原、西南山地、西北内陆、长江中下游平原)的8个玉米品种[登海605(DHA)、联创808(LCH)、丰田843(FT)、隆平206(LP)、京科968(JKE)、郑单958(ZDN)、正大999(ZDA)、豫玉22(YYU)]，利用传统培养方法从所有玉米品种中分离出8株镰刀菌属，构建系统发育树发现其中2株尖孢镰刀菌，5株轮枝镰刀菌扣1株燕麦镰刀菌。通过自然土壤和灭菌土壤盆栽实验结合高通量测序技术结果表明，灭菌土壤中种栖真菌镰刀菌属均为优势属;而自然土壤中玉米根际及根内镰刀菌属的相对丰度均显著低于灭菌土壤，表明自然土壤中可能存在某些微生物能抑制镰刀菌的生长。
3、利用土壤悬液梯度稀释方法寻找能够抑制玉米种栖镰刀菌的潜在功能微生物，结果表明土壤稀释度为10-1时，镰刀菌的爆发率为60.00％，土壤稀释度为10-2和10-3时，镰刀菌的爆发率分别为64.00％和66.67％，而在10-4和10-5时，镰刀菌的爆发率分别为74.67％和89.33％，镰刀菌爆发率随着稀释梯度的增加而提高。通过荧光定量PCR测定各处理玉米植株根内及根际镰刀菌出现爆发和抑制下的镰刀菌的丰度，结果发现相比较其他土壤悬液稀释度，稀释度为10-4和10-5时，爆发处理根际的镰刀菌含量分别为5.89×108genecopies·g-1、1.12×109genecopies·g-1，抑制处理根际镰刀菌含量分别为4.57×107genecopies·g-1、1.00×108genecopies·g-1;爆发处理根内的镰刀菌含量分别为2.04×107genecopies·g-1、3.72×106genecopies·g-1，抑制处理根内镰刀菌的含量分别为1.51×106genecopies·g-1、4.47×106genecopies·g-1。两个梯度的爆发处理根际镰刀菌高于抑制处理，但无显著性差异;土壤稀释度为10-4时，爆发处理根内镰刀菌含量高于抑制处理，而稀释度为10-5时，爆发处理根内镰刀菌含量低于抑制处理，无显著性差异。收集其中未出现镰刀菌爆发的根际土壤进行根际生防菌株筛选，建立防控玉米种栖镰刀菌的根际菌库，共分离出350株细菌。玉米根际可培养细菌的主要类群为变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门这四个门类，其中变形菌门分离到的数量最多，占59.6％，为优势菌群，其次是放线菌门29.5％，拟杆菌门占7.0％，厚壁菌门占比最低为3.9％。
4、人工复配的12株功能菌，将菌群回接到灭菌土壤中，发现生防菌群对种栖镰刀菌的总体抑制率达到54％，表明人工混合的生防菌群能够抑制镰刀菌的生长;结合高通量测序，发现镰刀菌被抑制的处理中，有8株菌能在根际定殖[金黄杆菌属(Chryseobacterium)、溶杆菌属(Lysobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas stutzeri)、假黄单胞菌属(Pseudoxant homonas)、伯克氏菌属(Burkholderia)、嗜麦芽窄食单孢属(Stenotrophomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)]，但爆发的处理中不动杆菌属(Acinetobacter)和芽孢杆菌属(Bacillus)缺失。
本研究在探索玉米根际和根内真菌群落装配特征时，发现灭菌土壤中玉米根内真菌的优势菌属为镰刀菌，但在自然土壤中其丰度大大降低，从而大胆猜测这种现象具有普适性。经验证发现这种种栖镰刀菌在我国主要玉米品种的胚乳中普遍存在，并且在玉米幼苗期都存在爆发形成优势种群的隐患。因此通过筛选构建玉米根际有益菌群来防控种栖镰刀菌，对根际益生菌的功能进行充分挖掘，以通过调控根际微生物群落的方式为防病抑病提供新的想法和思路，为提高植物抵抗内生有害潜在病原菌的能力提供理论依据和实践证明，为日后构建良好的种栖微生物群落提供依据，以确保玉米种质质量过关以及全球粮食安全。
1、土壤中的真菌多样性最高，物种分布均匀;随着种植天数的增加，根际及根内真菌多样性整体处于降低的趋势，第12天时多样性最低，其中优势真菌类群均为子囊菌门(Ascomycota)。自然土壤中，玉米根际真菌群落与原始土壤群落结构相似，可推测根际中的真菌大部分来源于土壤，群落装配以水平传递为主。灭菌土壤中，玉米根内及根际真菌群落装配以垂直传递为主，其群落结构与自然土壤群落差异显著。玉米种栖镰刀菌属主要来源于种子胚乳。另外，我们发现自然土壤中玉米根际镰刀菌属显著低于灭菌土壤，表明自然土壤中可能存在某种或某些具有生防功能的微生物可以抑制种栖镰刀菌的生长。
2、收集全国五大主要玉米种植区(东北平原、华北平原、西南山地、西北内陆、长江中下游平原)的8个玉米品种[登海605(DHA)、联创808(LCH)、丰田843(FT)、隆平206(LP)、京科968(JKE)、郑单958(ZDN)、正大999(ZDA)、豫玉22(YYU)]，利用传统培养方法从所有玉米品种中分离出8株镰刀菌属，构建系统发育树发现其中2株尖孢镰刀菌，5株轮枝镰刀菌扣1株燕麦镰刀菌。通过自然土壤和灭菌土壤盆栽实验结合高通量测序技术结果表明，灭菌土壤中种栖真菌镰刀菌属均为优势属;而自然土壤中玉米根际及根内镰刀菌属的相对丰度均显著低于灭菌土壤，表明自然土壤中可能存在某些微生物能抑制镰刀菌的生长。
3、利用土壤悬液梯度稀释方法寻找能够抑制玉米种栖镰刀菌的潜在功能微生物，结果表明土壤稀释度为10-1时，镰刀菌的爆发率为60.00％，土壤稀释度为10-2和10-3时，镰刀菌的爆发率分别为64.00％和66.67％，而在10-4和10-5时，镰刀菌的爆发率分别为74.67％和89.33％，镰刀菌爆发率随着稀释梯度的增加而提高。通过荧光定量PCR测定各处理玉米植株根内及根际镰刀菌出现爆发和抑制下的镰刀菌的丰度，结果发现相比较其他土壤悬液稀释度，稀释度为10-4和10-5时，爆发处理根际的镰刀菌含量分别为5.89×108genecopies·g-1、1.12×109genecopies·g-1，抑制处理根际镰刀菌含量分别为4.57×107genecopies·g-1、1.00×108genecopies·g-1;爆发处理根内的镰刀菌含量分别为2.04×107genecopies·g-1、3.72×106genecopies·g-1，抑制处理根内镰刀菌的含量分别为1.51×106genecopies·g-1、4.47×106genecopies·g-1。两个梯度的爆发处理根际镰刀菌高于抑制处理，但无显著性差异;土壤稀释度为10-4时，爆发处理根内镰刀菌含量高于抑制处理，而稀释度为10-5时，爆发处理根内镰刀菌含量低于抑制处理，无显著性差异。收集其中未出现镰刀菌爆发的根际土壤进行根际生防菌株筛选，建立防控玉米种栖镰刀菌的根际菌库，共分离出350株细菌。玉米根际可培养细菌的主要类群为变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门这四个门类，其中变形菌门分离到的数量最多，占59.6％，为优势菌群，其次是放线菌门29.5％，拟杆菌门占7.0％，厚壁菌门占比最低为3.9％。
4、人工复配的12株功能菌，将菌群回接到灭菌土壤中，发现生防菌群对种栖镰刀菌的总体抑制率达到54％，表明人工混合的生防菌群能够抑制镰刀菌的生长;结合高通量测序，发现镰刀菌被抑制的处理中，有8株菌能在根际定殖[金黄杆菌属(Chryseobacterium)、溶杆菌属(Lysobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas stutzeri)、假黄单胞菌属(Pseudoxant homonas)、伯克氏菌属(Burkholderia)、嗜麦芽窄食单孢属(Stenotrophomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)]，但爆发的处理中不动杆菌属(Acinetobacter)和芽孢杆菌属(Bacillus)缺失。
本研究在探索玉米根际和根内真菌群落装配特征时，发现灭菌土壤中玉米根内真菌的优势菌属为镰刀菌，但在自然土壤中其丰度大大降低，从而大胆猜测这种现象具有普适性。经验证发现这种种栖镰刀菌在我国主要玉米品种的胚乳中普遍存在，并且在玉米幼苗期都存在爆发形成优势种群的隐患。因此通过筛选构建玉米根际有益菌群来防控种栖镰刀菌，对根际益生菌的功能进行充分挖掘，以通过调控根际微生物群落的方式为防病抑病提供新的想法和思路，为提高植物抵抗内生有害潜在病原菌的能力提供理论依据和实践证明，为日后构建良好的种栖微生物群落提供依据，以确保玉米种质质量过关以及全球粮食安全。