丹参是一种重要的根茎类药材,其主要药用成分丹参酮和丹酚酸的合成受到伴生微生物的调控。但是关于丹参种子和根系伴生微生物组的结构、装配规律的研究还鲜有报道,对伴生微生物组的优势种调控丹参次生代谢的研究还不够深入。因此,论文拟通过扩增子和宏基因组测序等分析技术,解析丹参种子核心微生物组,研究根系微生物组的结构、装配规律和种群动态,并比较紫花丹参与白花丹参根际和内生微生物组的结构差异与功能特征,同时利用无菌组培苗共培养体系研究部分优势种调控丹参酮合成的机制,为揭示微生物在丹参药材品质形成中的作用提供理论依据。主要研究结果如下:1.丹参种子核心微生物组的优势属主要包括泛菌属(Pantoea)和假单胞菌属(Pseudomonas)和链格孢属(Alternaria),核心微生物组富集与萜类代谢相关的功能,是丹参次生代谢调控的基因储备库。2.丹参种子内生真菌草茎点霉(Phoma herbarum)D603具有产IAA、溶磷和产铁载体等活性,可以定殖于丹参根部细胞间隙或表面,促进其生长和根系发育,并通过刺激DXS、HMGR、GGPPS、CPS、KSL和CYP76AH1等关键基因的上调表达,促进丹参酮的合成,提高丹参药用成分的含量。3.生长在不同土壤中的同种紫花丹参,根际共同富集固醇杆菌属(Steroidobacter)、苯基杆菌属(Phenylobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)等9个细菌属,角担菌属(Ceratobasidium)、小光壳属(Leptosphaerulina)、球囊霉属(Glomus)等5个真菌属。随着丹参的物候期的变化,根际微生物组中γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和座囊菌纲(Dothideomycetes)的相对丰度急剧下降,α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)变化不大,β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinabacteria)和粪壳菌纲(Sordariomycetes)的丰度也都显著提高,每个生长阶段都有其独特的优势类群。丹参种际和根际共有优势细菌属包括假单胞菌属(Pseudomonas)、新鞘氨醇杆菌属(Novsphingo-bium)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas),而共有优势真菌属有茎点霉属(Phoma)、枝孢霉属(Cladosporium)和镰孢霉属(Fusarium)。4.紫花丹参根际富集节担菌属(Wallemia)和被孢霉属(Mortierella),而白花丹参根际富集鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、枝孢菌属(Cladosporium)和沃德霉属(Wardomyces)。紫花丹参根部内生组织主要富集Ohtaekwangia属、球囊霉属(Glomus)、斗管囊霉属(Funneliformis)、根孢囊霉属(Rhizophagus)和近明球囊霉属(Claroideoglomus),而白花丹参则富集纤维弧菌属(Cellvibrio)、鞘脂菌属(Sphingobium)、固醇杆菌属(Steroidobacter)和油壶菌属(Olpidium)。两种丹参根际微生物组中富集与宿主根系分泌物分解相关的ABC转运蛋白,碳代谢、氨基酸合成与代谢、脂肪酸代谢和植物与微生物互作相关的鞭毛组装、细菌趋化性、双组分系统等功能特征。5.丹参根际微生物组优势种极细枝孢霉(Cladosporium tenuissimum)DF11可以定殖于丹参根部组织细胞间隙,通过调控丹参酮合成通路中的HMGR、DXS、DXR、GGPPS、CPS和CYP76AH1等关键基因的上调表达,促进丹参酮的生物合成,从而提高丹参根部的丹参酮含量。6.丹参根际真菌可培养优势种支顶孢霉(Acremonium sp.)DF2、卷枝毛霉(Mucor circinelloides)DF20、土曲霉(Aspergillus terreus)DF23和歧皱青霉(Penicillium steckii)DF33等根际可培养优势种都能产IAA,都可以定殖于丹参根部细胞间隙,并通过调控DXS、DXR、HMGR、GGPPS、CPS、KSL、CYP76AH1等关键基因的上调表达,大部分基因的表达水平都在菌株定殖后第1周或第2周达到响应高峰,各菌株对隐丹参酮和丹参酮IIA合成的促进效果比较显著。本研究通过对丹参种子和根系微生物组的结构解析,初步阐明了丹参伴生微生物组的群落结构、装配规律和种群动态,揭示了紫花和白花丹参根系微生物组的结构和功能特征的异同点。还从丹参种子和根际伴生微生物组中发现了几株能促进丹参酮合成的优势种,它们都可以定殖于丹参根部,并通过刺激关键基因的上调表达促进丹参酮的合成与积累,从而提高丹参药材的品质。研究结果为阐明丹参伴生微生物在调控次生代谢和品质形成中的重要作用以及丹参优质栽培和道地性成因提供了理论指导。