水稻叶际微生物群落结构特征及其对稻叶瘟等典型互作因子的响应

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:redbird_zdc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
目的:(1)评价加味越鞠丸对痰瘀互结型高血压患者颈动脉硬化、血脂、血清炎性因子、血压及中医证候的影响;(2)通过细胞实验进一步阐明其机制。方法:临床研究:筛选痰瘀互结证高血压患者,选用随机、对照、双盲、单模拟剂、优效性检验的研究方法,对照组给予辛伐他汀片+加味越鞠丸安慰剂,治疗组给予辛伐他汀片+加味越鞠丸颗粒剂,总疗程24周,每2周随访一般情况及不良事件,研究开始、12周及研究结束时检测血常规、肝
学位
目的:在急慢性肝脏疾病过程中,胆管反应(ductularreaction,DR)的种类及其作用究竟是保护肝脏还是促进肝纤维化的进展并不是十分明确。研究报道胆管反应的种类、细胞来源和作用可能取决于肝脏损伤类型或动物模型种类。Hedgehog信号通路在肝纤维化发生发展中发挥着重要作用,但其在肝纤维化病理过程中肝祖细胞(hepatic progenitor cells,HPCs)增殖、分化与DR中的作用
学位
稻瘟病(Rice Blast)是目前严重威胁粮食产量及水稻产业可持续发展的毁灭性病害之一。利用植物内生菌防御作物病害、调控作物生长,是作物病害综合治理的有效措施之一。本研究从湖南桃江病圃的健康水稻样本中分离、鉴定了1株蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)菌株YN917,并检测了该菌株对水稻的促生效果及对水稻稻瘟病的防治效果及作用机理,并对其进行了全基因组测序。主要研究结果如下:通过平板对
学位
第一部分目的:观察白虎加桂枝汤联合小剂量秋水仙碱对湿热痹阻型急性痛风性关节炎(AGA)患者的临床疗效。方法:采用随机、双盲、安慰剂对照研究,将纳入的湿热痹阻型AGA患者102例随机分为治疗组与对照组,进行为期10天的疗效观察,两组均给予小剂量秋水仙碱,对照组加用安慰剂,治疗组加用白虎桂枝汤免煎颗粒剂,研究两组患者治疗前后临床症状、体征以及血清学中炎症指标、TLR4/NF-κB通路中相关因子的变化,
学位
番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)为限制在寄主韧皮部的RNA病毒,依靠媒介昆虫粉虱以半持久的方式进行传播。ToCV于2004年首次在我国台湾发现,自2012年开始,陆续在我国北京、山东、湖南等10多个省(市)蔓延扩散,严重影响番茄等农作物的生产。目前,关于半持久病毒与植物及介体的互作机制研究较少,本研究测定了ToCV侵染对烟粉虱选择偏好的影响、以及对植物营养、挥
学位
目的明确“祛瘀生肌”法临床治疗糖尿病性溃疡瘀证的有效性和安全性,对前列腺素转运蛋白及其相关因子前列腺素E2、血管内皮生长因子的影响。阐明“祛瘀生肌方”主要通过抑制前列腺素转运蛋白表达,从而提高了前列腺素E2、血管内皮生长因子的表达,以促进db/db小鼠创面愈合和人真皮微血管内皮细胞迁移能力。方法第一部分:采用随机、对照研究方法,以糖尿病性溃疡瘀证患者为研究对象,经4周“祛瘀生肌方”治疗后,观察对比
学位
目的:明确升陷汤对慢性心力衰竭伴“大气下陷”患者的临床疗效,并通过动物及细胞实验探索其干预心肌细胞凋亡的可能机制,为中西医结合治疗慢性心力衰竭提供一定依据。方法:临床研究:本研究采用随机对照的研究方法,共纳入78例符合慢性心力衰竭伴“大气下陷”患者。随机分为对照组及治疗组,两组患者在原西药治疗方案的基础上均给予生活方式干预,治疗组加载升陷汤进行干预,治疗2个月。干预前后采集患者一般资料、诊室血压、
学位
第一部分中医药干预非小细胞肺癌根治术后患者生存期的临床研究目的通过回顾性队列研究,比较中医药治疗与术后辅助治疗或临床随访对非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer,NSCLC)根治术后患者生存期的影响,对其生存状态及预后相关因素进行分析,明确中医药预防NSCLC根治术后复发转移并延长总生存期的作用。方法收集自2007年12月至2018年7月就诊于同济大学附属上海市肺科住院
学位
桃蚜Myzus persicae(Sulzer)是马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)在自然界中传播效率最高的介体昆虫,本文筛选并鉴定桃蚜口针与PVY编码的HCPro互作的受体蛋白,比较桃蚜取食带毒/无毒三生烟后,桃蚜生物学表型变化,并从转录水平解析差异表达基因与表型变化的联系,明确PVY对桃蚜繁殖力影响及可能的分子机制。主要研究结果如下:1.利用酵母双杂交技术对桃蚜口针c DNA
学位
烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV),是一种单链RNA病毒,属于Tobamovirus属,感染烟草及茄科的多种植物。群体感应(Quorum sensing,QS)系统是一种微生物细胞之间的通讯机制,进行种内和种群间特异性交流。近年研究显示,细菌QS信号分子也可以被植物感应,从而介导植物-细菌的跨界信息交流。细菌产生的AHL类群体感应信号分子影响植物的生长发育和免疫反应。
学位