沙棘根际土壤和根瘤内细菌及弗兰克氏菌的多样性比较分析

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弗兰克氏菌与沙棘等非豆科植物形成根瘤进行高效的共生固氮,增强了沙棘抗旱、寒、盐等非生物胁迫。比较分析沙棘根系和根瘤内细菌的多样性差异有助于深入揭示植物-微生物互作机制;比较分析沙棘根系和根瘤内弗兰克氏菌的多样性差异,有助于揭示共生机制。本文主要研究结果如下:(1)pH和可溶性钾是影响沙棘根际土壤细菌群落构建的重要因子采集自辽宁、山西的沙棘根际土壤中的细菌群落丰富度和多样性均比采集自陕西的样品高。放线菌门和变形菌门是主导菌门,绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、厚壁菌门和拟杆菌门等在三组样品中的丰度差异较大。辽宁林地优势菌属为Acinetobacter、Pseudomonas、Variibacter;陕西林地优势菌属为Bacillus、Streptomyces、Paenibacillus、Nocardioides;山西沙棘林地优势菌属为RB41、Roseiflexus。不同采集地沙棘根系土壤细菌群落多样性受土壤理化性质的影响,pH和速效钾是沙棘根际土壤细菌群落构建的重要因子。(2)弗兰克氏菌分布于沙棘根瘤的皮层中部,是沙棘根瘤内生菌的优势菌群根瘤结构由内向外依次为:中柱、皮层;后者又分为内皮层、皮层中部、外皮层三部分。通过石蜡切片和超薄切片观察,弗兰克氏菌侵染后主要在皮层中部的薄壁细胞中生长发育,以菌丝体或膨大的泡囊充满根瘤细胞。沙棘根瘤内具有以弗兰克氏菌为优势菌群的细菌多样性,此外还定殖着Pseudomonas,Nocardia,Streptomyces等细菌,可能在沙棘根部初始结瘤的过程中起着促进作用。(3)沙棘特异性选择cluster 3类群弗兰克氏菌形成共生根瘤沙棘根际土中分布着类群丰富的弗兰克氏菌,包括clster 1a、clster 1b、clster 3和clster 4。Cluster 3类群在根际土中占76%-80%,而根瘤中只分布cluster 3类群的弗兰克氏菌(EAN1pec、FMc3、FMc5),表明该类群在根际土壤和根瘤内的高丰度具有统一性。(4)弗兰克氏菌的分离和盐耐受性利用切片法、梯度稀释涂布法和液体培养法三种方法分离根瘤中的弗兰克氏菌,但均未成功分离。文献调研结合根瘤内弗兰克氏菌测序结果,分析失败原因可能主要因为碳源种类不合适。两株弗兰克氏菌模式菌株CpI1和CcI3对盐胁迫具有一定的耐受性,最大耐受浓度为4%,但菌体一定程度发生泡囊数量增多、菌丝破坏等现象。
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