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叶际微生物在宿主植物养分吸收、代谢平衡、逆境耐受和抵御病原菌侵染中具调控作用,其组成和结构受寄主植物基因型、环境因素、微生物互作等因素的影响。目前多数研究一般只考虑单一因子对叶际微生物的影响,尚未见在多重因素下系统比较叶际微生物群落的结构变化或演变特征,更为重要的是,鉴于叶际微生物存在宿主植物专一性特点,叶际微生物群落结构变化规律在不同宿主植物间难以借鉴参考。水稻是世界上主要的粮食作物之一,系统研究水稻叶际微生物群落结构及其对互作因子的响应特征,有助于我们深入理解水稻叶际微生态,为通过叶际微生物组调控促进水稻健康和提高产量提供可能方案。因此,本研究以水稻为模式植物,通过高通量测序全面解析水稻叶际微生物群落组成和结构对水稻基因型、环境因素(海拔高度和生育期)和病原菌(Pyricularia oryza)侵染的响应。主要研究结果如下:(1)对湖南省益阳市桃江县自然条件下,10个水稻品种叶际、内生微生物群落结构进行分析,结果表明,细菌群落主要由Proteobacteria(53.01%~97.21%)、Actinobacteria(0.16%~27.56%)、Firmicutes(0.68%~13.19%)组成;真菌群落以Basidiomycota(77.11%~100%)和Zygomycota(0.00%~18.33%)为主。不同水稻品种叶际细菌、叶际真菌和内生真菌群落多样性及组成均无显著差异。根据内生细菌群落shannon指数、Pco A和分子生态网络分析,可将样品分为group I(品种全优248、全优636、T优272、两优0293、深两优837)和group II(品种全优631、丰两优4、丰两优406、深两优857、深两优523),内生细菌群落group I的α-多样性和分子生态网络复杂性显著低于group II。此外,Nocardioides、Microvirga和Gaiella在group II类群中明显更为丰富,且仅存在于内生细菌的互作网络中。上述3属与内生细菌群落α-多样性和β-多样性显著相关,可能为内生细菌群落的主要驱动因子。说明在某些情况下,不同水稻品种可以富集不同的内生菌,进而对其他微生物群落发挥进一步的调节作用。(2)分析湖南新化县紫鹊界梯田海拔高度580~980 m范围内,水稻苗期、抽穗期和成熟期叶际细菌、真菌群落多样性及组成的变化。结果表明,海拔高度对水稻叶际细菌α-多样性的影响较大,对叶际真菌α-多样性的影响较小;而生育期对叶际细菌和真菌α-多样性的影响都较大。此外,不同生育期和海拔高度的叶际细菌、真菌群落多样性和组成均存在显著差异,且细菌和真菌组成的变化与平均海拔高度的变化具有较好的相关性。叶际细菌Lapillicoccus、Methylobacterium、Pantoea等属和叶际真菌Alternaria、Mycosphaerellaceae_unclassified、Passalora、Periconia等属与海拔高度显著相关,且在不同生育期存在显著差异。(3)Pyricularia oryzae侵染引起的稻叶瘟不同病级下,叶际真菌和细菌群落的多样性和物种丰度随稻叶瘟病级增高发生了显著的改变。在门水平上,叶际真菌优势门为Ascomycota(86.78%~92.25%)和Basidiomycota(7.44%~13.08%),其相对丰度各处理间差异不显著。叶际细菌优势门为Proteobacteria(80.66%~95.37%)、Actinobacteria(0.70%~6.60%)、Bacteroidetes(0.32%~10.14%)和Firmicutes(0.20%~3.48%),其中Bacteroidota的相对丰度在各处理间差异较大。对相对丰度>1%的属进行深入分析,结果表明,叶际细菌RB0(稻叶瘟0级~2级叶际样品)和RB4(稻叶瘟8级~9级叶际样品)处理各属相对丰度分布更为接近,其余处理则明显存在差异属;而叶际真菌群落中,随病级升高,Pyricularia(Magnaporthe)的相对丰度先增后降,其中RF2(稻叶瘟4级~5级叶际样品)、RF3(稻叶瘟6级~7级叶际样品)处理Pyricularia(Magnaporthe)的相对丰度显著高于其他处理,而Acremonium的相对丰度与Pyricularia(Magnaporthe)表现了相反的趋势。叶际真菌Pyrenochaetopsis、Pyricularia(Magnaporthe)、Acremonium、Edenia和叶际细菌Novosphingobium、Sphingomonas、Methylobacterium-Methylorubrum等属在不同处理中显著富集,可作为biomarker,是导致不同稻叶瘟病级水稻叶际微生物群落差异的主要类群。结果表明,水稻叶际细菌和真菌群落结构和多样性随稻叶瘟不同病级发生了显著改变。综上所述,不同水稻品种叶际细菌、叶际真菌和内生真菌群落多样性及组成均无显著差异,但可富集不同的内生细菌,进而对其他微生物群落发挥进一步的调节作用。且水稻叶际细菌和真菌群落结构和多样性随海拔高度、生育期及稻叶瘟不同病级发生了显著改变,表明环境因子、病原菌入侵也是影响水稻叶际微生物群落的关键影响因子。本研究为系统认识水稻叶际微生物群落构建机制提供了数据支持。