为探明植物根部是否存在一类特殊的微生物以及被病虫侵染后是否能够招募有益微生物这一科学问题,本研究选用小麦品种铭贤169(目前尚未发现抗条锈菌基因)和小麦条锈菌(Puccinia striifrmis f.sp tritci)生理小种CY32作为研究模型,采用16S rRNA宏基因组测序和纯培养技术,分析小麦被条锈菌侵染后根部微生物种群构成和丰度的变化,确定根部特异微生物和被侵染后招募的微生物,并对4个潜在放线菌新种进行多相分类学鉴定,得到的实验结果如下:对于根际微生物,采用高通量测序技术对接种小麦条锈菌的实验组和不接种小麦条锈菌的对照组小麦根际微生物的多样性研究结果表明,在门水平上实验组与对照组都占数量优势的有变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、芽单孢菌门(Gemmatimonadetes)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia),但是比例上略有差异。小麦根际微生物在第2天、第7天和第12天三个时间点均是对照组的物种更加丰富,多样性和均匀度方面除第7天实验组大于对照组外,其余两个时间点均是对照组更好。β多样性比较分析及统计分析结果表明小麦条锈菌侵染小麦2天和12天时,实验组与对照组群落结构差异显著,7天时差异不显著;在小麦条锈菌侵染小麦2天时的门、科、属水平上,实验组与对照组有3个门,酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、绿弯菌门(Chloroflexi),14个科,鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)、噬纤维细菌科(Cytophagaceae)、Chitinophaceae 科、华杆菌科(Sinobacteraceae)、红螺菌科(Rhodospirillaceae)、赤杆菌科(Erythrobacteraceae)、互营杆菌科(Syntrophobacteraceae)、红色杆菌科(Rubrobacteraceae)、mb2424科、[Chthoniobacteraceae]科、[Entotheonellaceae]科、NB1-i科、Mitochondria 科、链霉菌科(Streptomycetaceae)和7个属,Flavisolibacter属、鞘脂菌属(Sphingobum)、斯科曼氏球菌属(Skermanella)、Adhaeribacter 属、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacteriun)、红游动菌属(Rhodoplanes)、Parasegitibacter属具有显著差异;7天时的门、科、属水平上,实验组与对照组有4个科,类芽孢杆菌科(Paenibacillaceae)、多囊粘菌科(Polyangiaceae)、地嗜皮菌科(Geodermatophillceae)、红杆菌科(Rhododacteraceae)和6个属,类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、Cohnella属、假单胞菌属(Pseudomonas)、鞘氨醇盒菌属(Sphingopyxis)、Arenimonas属、新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)具有显著差异;12天时的门、科、属水平上,实验组与对照组有2个门,疣微菌门(Verrucomicrobia)、Armatimonadetes门,5个科,交替单胞菌科(Alteromonadaceae)、鞘脂杆菌科(Sphingobacteriaceae)、疣微菌科(Verrucomicrobiaceae)、Cryomorphaceae 科、慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)和9个属,纤维弧菌属(Cetlvibrio)、地杆菌属(Pedobacter)、Luteolibacter属、假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)、Niabella 属、Fluviicola 属、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)、红游动菌属(Rhodoplanes)具有显著差异;对在三个时间点表现出显著差异的4个门、23个科和19个属进行追踪分析,发现疣微菌门、交替单胞菌科、鞘脂杆菌科、疣微菌科、Cryomorphaceae科以及纤维弧菌属、Fluviicola属、Luteolibacter属、Niabella属、地杆菌属和鞘氨醇杆菌属在前期变化幅度均不明显,而在第12天时实验组出现急剧增加的现象,说明小麦发病后根际对这些物种进行了富集。对于根内微生物,利用高通量测序技术对实验组和对照组小麦根内微生物多样性研究结果表明,在门水平上实验组与对照组都占数量优势的有变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria),但是比例上略有差异。小麦根内微生物物种丰富度是第2天和第7天时对照组高于实验组,而第2天和第12天时对照组的多样性和均匀度更好。β多样性比较分析及统计分析结果表明小麦条锈菌侵染小麦7天时,实验组与对照组群落结构差异显著,2天和12天时差异不显著;在小麦条锈菌侵染小麦2天时的门、科、属水平上,实验组与对照组无差异显著物种;7天时的门、科、属水平上,实验组与对照组有2个门,拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria),3个科,草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)、黄杆菌科(Flavobacteriaceae)、链霉菌科(Streptfomycetaceae)和 2个属,紫色杆菌属(Janthinobacterium)、黄杆菌属(Flaobacterium)具有显著差异;12天时的门、科、属水平上,实验组与对照组只有1个科,类芽孢杆菌科(Paenibacillaceae)具有显著差异;同样对在三个时间点表现出显著差异的2个门、4个科和2个属以及放线菌门所包含的其它科进行追踪分析,结果表明实验组中放线菌门和放线菌门内的链霉菌科、小单孢菌科、原小单孢菌科、类诺卡氏菌科、束丝放线菌科的增加幅度远高于对照组,表明这些物种在小麦发病后的根内得到了富集。采用纯培养方法对实验组和对照组中小麦根际根内放线菌进行分离。结果显示从对照组的根际及根内分别分离得到30株和23株放线菌,从实验组的根际及根内分别分离获得20株和119株放线菌,说明小麦发病后根内的放线菌得到了富集。通过形态和培养特征分别对每组样品中获得的放线菌进行初步归类,发现对照组小麦根际和根内中不同种属的放线菌分别为3株和9株,实验组小麦根际和根内中不同种属的放线菌分别为5株和38株,说明小麦发病后根内放线菌的丰富度与对照组相比明显增高,而实验组与对照组中小麦根际放线菌的丰富度差别不大。对分离得到的放线菌进行抑真菌活性检测,发现实验组与对照组中根际放线菌对9种农作物病原真菌均无抑制作用;实验组中有10株根内放线菌(26.3%)对至少两种以上植物病原真菌有抑制作用,对照组中仅有1株根内放线菌(11.1%)对四种病原真菌有抑制作用。说明实验组与对照组中根际放线菌在抗真菌活性测试上并无差别,而实验组中根内活性放线菌的数量远大于对照组,表明当小麦受到病原真菌-小麦条锈菌侵染时,小麦根能够招募有益微生物增强其抗病害能力。通过多相系统分类学鉴定确定了 4个放线菌新种。菌株NEAU-Jh2-17为链单孢菌属内的一个新种,命名为,Streptomonosporahalotolerans;菌株NEAU-Jh3-20为链霉菌属内的一个新种,命名为Streptornyces tyrosinilyticus;菌株NEAU-Jhl-3和NEAU-Jh2-5为马杜拉菌属内的两个新种,分别命名为Actinomadurajiaoheensis和Actinonadurasporangiiformans。