极旱荒漠植物叶际附生菌多样性和生态功能研究

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植物叶际分布着数量众多的附生微生物,其中主要包括细菌与真菌。叶际为附生菌提供必要的生存物质和栖息地,同时叶际附生菌也可促进植物生长、增强植物抗逆性和阻止病害的发生。不同环境下微生物种类不尽相同,且在相同环境中,不同植物对其叶际微生物具有筛选和塑造能力。目前对植物叶际微生物的研究多集中于农田、森林和湿地等生态系统,而对荒漠植物叶际附生菌缺乏整体性探究。本论文以极旱荒漠植物合头草(Sympegma regelii)、珍珠猪毛菜(Salsola passerina)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)叶际附生菌作为研究对象,通过高通量测序技术与分离培养相结合,探究了三种植物叶际附生菌群落组成及其功能;利用扫描电镜探究了叶际微形态对附生菌多样性的影响;结合叶片营养物质与水分含量,揭示不同叶片理化性质对微生物群落的影响。主要试验结果如下:1.极旱荒漠植物叶际存在附生细菌群落,通过高通量测序共得到492个OTUs,主要由Actinobacteria、Firmicutes和Proteobacteria组成,且不同植物叶际附生细菌群落存在显著差异;三种植物叶际附生细菌群落随机性与确定性分析表明,珍珠猪毛菜和合头草叶际细菌群落组装主要受确定性环境过滤过程控制,而泡泡刺叶际细菌群落组装过程受环境过滤影响但有利于不同物种的形成;叶际附生细菌群落内部存在复杂的网络关系,其生态功能主要包括化能异养(39.02%)和需氧化学异养(37.01%)。2.叶际附生真菌序列经聚类共得到115个OTUs,主要由Ascomycota和Basidiomycota组成,不同植物叶际附生真菌群落具有明显差异,其中珍珠猪毛菜叶际附生真菌物种数最多为48个,合头草叶际附生真菌物种数最少,为38个。附生真菌营养型可分为3大类,主要以腐生营养型和病理营养型为主,其功能主要包括植物病理菌和未定义腐生菌。3.三种极旱荒漠植物叶际共分离鉴定可培养附生细菌10属12种、附生真菌18属23种,每种植物都有其独特的附生菌群落。可培养附生细菌主要功能为化能异养和需氧化能异养,且部分细菌具有木质素降解能力;可培养附生真菌主要为腐生营养型和病理营养型,其功能主要为植物病理菌和未定义腐生菌。4.三种植物叶际对环境颗粒物和微生物截留能力不同,其中珍珠猪毛菜截留能力最强;植物种类影响叶片理化性质,叶片理化性质影响叶际附生菌物种多样性,其中水分是主要影响因素;路径分析表明,植物种类可通过影响叶片有机质含量,进而通过水分和全氮含量影响叶际附生菌群落多样性。
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