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微生物学报 2023年第11期63卷 4232-4244页

作者：张佳彬陈丽莹尤茜张莉莉贺学礼河北大学生命科学学院河北保定071002 中国科学院微生物研究所植物基因组学国家重点实验室北京100101 山西农业大学农学院山西晋中030801

【目的】种子是植物微生物群代际传递的重要途径,但种子携带的微生物群落尚缺乏系统的研究。本研究以水稻种子为模型,定量分析种子的细菌含量、测定种子的细菌群落结构、探究地域与品种对细菌含量及群落结构的影响和鉴定水稻种子的核心... 详细信息

【目的】种子是植物微生物群代际传递的重要途径,但种子携带的微生物群落尚缺乏系统的研究。本研究以水稻种子为模型,定量分析种子的细菌含量、测定种子的细菌群落结构、探究地域与品种对细菌含量及群落结构的影响和鉴定水稻种子的核心菌群。【方法】选取18个水稻品种,每个品种分别来自中国海南和天津2个地域,共36组样本。每组样本包含5或10个DNA样本,每个DNA样本由3粒种子提取的总DNA构成。使用细菌特异性16S rDNA介导的荧光定量PCR技术测定种子的细菌含量,并分析影响因素;使用16S rDNA扩增子测序技术测定种子的细菌群落结构,并用生物信息学方法分析了影响因素和核心菌群。【结果】本研究测定了1080粒水稻种子的细菌含量,发现经过表面除菌的水稻种子内部存在共栖细菌,平均每克种子的细菌含量为1.53×10^(6)。水稻品种对种子的细菌含量有显著影响,而地域无影响。测定180个扩增子文库的细菌群落结构,发现水稻种子的菌群与水稻植株有相似之处,均以变形菌门为主要的细菌门类;地域对水稻种子的细菌群落结构有重要影响,不同地域的水稻种子在主坐标分析(principal co-ordinate analysis,PCoA)中有明显分离;而粳稻和籼稻之间无显著差异。还发现水稻种子存在核心菌群,且相对丰度高达总菌群的85.56%。【结论】本研究系统地揭示了水稻种子的细菌含量、群落结构及其影响因素,为利用种传微生物促进水稻健康提供了数据和方法支持。

关键词：水稻种子菌群群落定量分析 16S rDNA二代测序种子菌群组成和结构核心菌群

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水稻种子的细菌含量和群落结构及其影响因素的研究

水稻种子的细菌含量和群落结构及其影响因素的研究

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作者：张佳彬河北大学

学位级别：硕士

植物微生物群参与植物各项生理功能,包括营养吸收、激素调节、预置免疫对抗感染等。其中,种子携带的微生物为植物微生物群的代际传递提供了较为稳定的资源库,被认为是理想的候选工程菌。然而,受限于种子菌群的难培养性和植物菌群测序技... 详细信息

植物微生物群参与植物各项生理功能,包括营养吸收、激素调节、预置免疫对抗感染等。其中,种子携带的微生物为植物微生物群的代际传递提供了较为稳定的资源库,被认为是理想的候选工程菌。然而,受限于种子菌群的难培养性和植物菌群测序技术较差的可及性,目前种子菌群方向缺乏系统的研究成果,尚不清楚多数植物种子是否含菌以及含菌量如何。本论文以水稻种子为研究对象,选取种植于海南和天津的18个水稻品种,通过16S r DNA介导的定量PCR对种子携带的细菌群落进行了定量分析;通过本实验室建立的灵敏的植物菌群二代测序技术对种子菌群的群落结构进行了定性分析;阐明了种植地域和水稻品种对细菌含量和菌群结构的影响;通过纯培养获得种子共栖细菌,并对其促生功能进行了初步探究。本研究的主要结果如下:1.首次通过定量PCR的方法,证明经过表面除菌处理的水稻种子均含有较高丰度的共栖细菌,平均含菌量为1.53×10/g种子材料。含菌量受水稻品种的影响,不同品种种子的含菌量有显著差异;受地域的影响则较小,不同地域的同种水稻种子之间,含菌量无显著差异。2.种子菌群受地域和品种的双重影响,其中地域为主要的影响因素。通过二代测序,本研究从2地域18个品种的水稻种子中,共获得350个OTU,其隶属于15门、20纲、48目、88科、157属、223种。生物信息学分析表明:种子菌群的组成与水稻植株相似,均以变形菌门为主;种子菌群受地域和品种的双重影响,其相对丰度、群落多样性差异显著;水稻种子携带核心菌,其相对丰度为总菌群的85.56%,其中泛菌和根瘤菌的比例高达46.37%;与种子总菌群相似,种子核心菌群同样以变形菌门为主,其结构受到地域和品种的双重影响。3.本研究分离鉴定了11株种子携带的共栖细菌,这些分离培养的细菌多为核心菌群的组成部分。单一细菌接种实验表明,种子携带的细菌中,Methylobacterium fujisawaense RS 03对幼苗株高的促生作用最为显著。

关键词：水稻种子菌群种子微生物群的定量分析 16S rDNA二代测序核心菌群促生功能

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