基于谷子RILs群体筛选抗病株系及抗、感谷子品种根系微生物多样性分析

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fjnu_lhx
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谷子(Setaria italica)是我国重要的杂粮作物,由禾生指梗霉(Sclerospora graminicola(Sacc.)Schroeter)引起的谷子白发病是一种严重影响谷子生产的重要病害,可在谷子在不同生育期表现出“芽腐”“灰背”等不同症状。抗病品种的选育及其生态防控是控制谷子白发病危害的重要措施。因此分析谷子抗、感品种根际微生物差异,探索根际微生物对禾生指梗霉侵染的影响,并在此基础上筛选优良抗病谷子品种。因此本文从抗病品种筛选及抗、感谷子品种根系微生物多样性分析两个方面展开研究其主要研究结果如下:1.基于JG21与GBS杂交F6代185个株系筛选到7个抗谷子白发病株系并对其抗病性、主要农艺性状、理化性质及食味品质等进行了研究,结果表明:根据调查结果显示中抗株系为F6-031、F6-018、抗病株系为F6-007、F6-024、高抗为F6-091、F6-031,测定7个株系的穗长、穗宽、旗叶长、旗叶宽、株高、茎粗,7个株系的株高在120.6~193.32cm,JG21株高为188.3 cm,F6-091的株高为121.6 cm,F6-031的穗长为26.9 cm显著高于JG21的24.9 cm。7个株系旗叶长的范围在32.1~46.7 cm均小于JG21的47.4 cm。旗叶宽7个株系的范围2.5~3.7 cm,均小于JG21的3.9 cm。2.基于近红外光谱相关性分析检测了所筛选7个株系的理化性质,结果表明:7个株系的蛋白质含量在9.74~11.53%之间,直链淀粉含量在14.66~18.50%之间,糊化温度在74.11~82.83℃之间,通过与JG21比较发现,F6-024的直链淀粉含量为14.66%,属于低直链淀粉类型的谷子、F6-072与F6-024的糊化温度分别为74.11℃、76.93℃,均低于JG21的77.2℃。食味品质采用模糊数学综合计算的方法,JG21得分最高,为86.53、其次是F6-018与F6-024,分别达到80.68、76.92。结合7个株系的抗病性、理化性质、产量等,筛选到F6-018与F6-024可能为优良的株系。3.以谷子白发病高抗品种JG20、JG59及感病品种JG21及JG40为对象,采用高通量测序方法测定了抗、感谷子品种根际微生物多样性,结果表明,在4个品种的根际土壤中分别获得了3608、3537、3594、3499个细菌OTU分类单元。经群落分布分析,其中节杆菌属(Arthrobacter)、放线菌门(Actinobacteriota)为主要优势菌群类。物种丰富度结果表明:JG20、JG59属水平,芽胞杆菌(Bacillus)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、Rubellimicrobium、Gaiella、Solirubrobacter物种在0.05水平上显著差异,其中芽胞杆菌(Bacillus)、Geminiceccaceae、Galefa等达到极显著水平,在JG20、JG59等抗病品种根系微生物物种丰度明显高于JG21、JG40等感病品种的根系微生物。4.为了明确不同品种健康植株与受侵染植株的根际微生物的差异,比较了健康组JG20_HL、JG59_HL、JG21_HL、JG40_HL与受侵染组JG20_DS、JG21_DS、JG40_DS的微生物多样性。分析结果表明,在门水平下,受侵染植株的根际优势菌与健康植株根际微生物优势菌门均为放线菌门(Actinobacteriota),在属水平下健康植株与受侵染植物根际微生物的优势菌属为节杆菌属(Arthrobacter),物种丰富度结果表明:马赛菌属(Massilia)、细杆菌属(Microbacterium)微生物的平均相对丰度在受侵染植株区组中明显高于健康植株区组,达到极显著水平。5.为了解JG21在受到禾生指梗霉菌侵染时的根际微生物变化,分析了JG21健康株系与JG21受侵染根际微生物的差异,结果表明,在门水平下,健康JG21与受侵染JG21的优势菌门均为放线菌门(Actinobacteriota),在属水平下,健康JG21根系微生物与受侵染JG21根系微生物的优势菌属均为节杆菌属(Arthrobacter),物种丰富度分析结果表明:在门水平中,受侵染的JG21根系微生物的放线菌门(Actinobacteria)的物种丰度明显低于健康JG21根系微生物微的放线菌门(Actinobacteria)。在属水平中,芽胞杆菌(Bacillus)的丰富度在JG21_DS受侵染植株根系微生物物种丰富度明显低于JG21_HL健康植株的根系微生物物种丰富度,马赛菌属(Massilia)的丰度在JG21_DS受侵染植株根系微生物物种丰富度明显高于JG21_HL健康植株的根系微生物物种丰富度,达到极显著水平。
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