不同基因型水稻内生细菌的群落结构及传播途径初探

摘要

近年来，关于植物微生物的研究已成为国内外热点之一，微生物对植物生长和健康的重要性也越来越得到认可。随着对植物内生菌研究的不断深入，发现植物体内不仅具有非常丰富的微生物资源，而且这些内生菌本身还具有一定的有益功能，如促生功能、降解有机污染物等，具有良好的农业应用前景。对植物内生菌的研究大部分采用可培养法或者低通量的非培养方法，现如今高通量测序技术逐渐应用到了植物内生菌的研究中。相对于植物的根际和叶际微生物，种子作为种子植物的繁殖器官，对其相关微生物的研究至今还十分薄弱，特别是对其种子内生细菌的研究尤为落后。本课题通过调查了8个不同水稻基因型的SSR分子指纹图谱及表型特征，并利用Illumina高通量测序技术对不同基因型的种子内生菌的组成进行深入调查，拟揭示水稻基因型与种子内生菌区系是否存在一定的相关性，初步确定水稻种子的核心内生菌群。其次，采用Illumina高通量测序技术进一步对3个基因型的水稻亲代种子、根、茎、子代种子组织内生细菌进行调查，并探讨水稻内生菌是否能够垂直传播。获得结果如下:
　　1.在本研究中，8个水稻品种遗传相似系数的变异范围为0.66-0.95，不同基因型的水稻SSR分子指纹图谱能够与植株表型特征聚类图很好地相呼应;不同基因型种子内生菌群落组成与结构比较相似，但其SSR基因指纹图谱无法与其种子内生菌群落结构聚类图相对应，说明种子内生细菌群落组成与结构和水稻的亲缘关系远近无关;
　　2.利用高通量测序的方法研究水稻种子内生菌，发现水稻种子中的内生菌资源十分丰富。在门水平，有4个优势菌群，分别是Proteobacteria，Firmicutes，Bacteroidetes，Actinobacteria;此外，一些稀有类群，如Acidobacteria, Fusobacteria，Ch1arnydiae，Gemmatimonadetes等在本研究中首次发现存在于水稻种子中;
　　3.不同基因型水稻种子共有内生菌分析表明，在属水平，不同基因型水稻种子内存在共有的内生优势菌属，主要有Pantoea(26.69％-72.77％), Acinetobacter(0.16％-34.23％)，Xanthomonas(3.20％-22.19％)，且不同基因型的水稻种子内生优势菌属的丰度存在明显差异;
　　4.水稻不同组织的内生菌群落组成与结构明显不同，但它们之间存在共有菌属;不同基因型的水稻相同组织内生菌的组成与结构差异较小，但其内生优势菌属的丰度分布差异较大;水稻组织内生菌在各基因型之间存在共有OTUs，研究结果初步推测种子中的内生细菌可能借助于种子繁殖向下一代垂直传播。

目录

声明

摘要

图目录

英文缩略表

第一章 引言

1．1 植物内生菌的研究进展

1．1．1 植物内生菌的生物多样性

1．1．2 植物内生菌的功能

1．1．3 植物内生菌的传播途径

1．2 植物基因型与其相关微生物的作用关系

1．3 种子内生菌的研究进展

1．3．1 种子内生菌的生物多样性

1．3．2 种子内生菌的研究方法

1．3．3 种子内生菌的典型特征

1．4 植物核心微生物组的研究现状

1．5 研究目的与意义

1．6 技术路线

第二章 实验材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验样品采集及处理

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 水稻各组织的表面灭菌方法

2．2．2 基因组DNA提取与检测

2．2．3 SSR分子标记技术

2．2．5 Illumina高通量测序样品准备

2．2．6 高通量测序数据的处理

第三章 不同水稻基因型种子的内生菌群落结构分析

3．1 水稻品种DNA指纹图谱的构建

3．2 不同水稻基因型的表型特征聚类分析

3．3 不同水稻基因型对其种子内生菌群落的影响

3．3．1 不同水稻基因型种子内生菌多样性分析

3．3．2 不同水稻基因型种子内生菌的群落组成与结构分析

3．4 讨论

3．4．1 水稻基因型、表型特征及种子内生菌群落结构之间的相关性

3．4．2 不同基因型的水稻种子内生菌多样性和丰富度

3．4．3 不同基因型的水稻种子内生菌群落组成与结构

第四章 不同水稻基因型各组织的内生菌群落结构分析

4．1 不同水稻基因型各组织的内生菌多样性分析

4．2 不同水稻基因型各组织的内生菌群落组成与结构分析

4．3 水稻内生菌的垂直传播

4．4 水稻各组织内生菌的核心内生菌群

4．5 讨论

第五章 全文结论

5．2 创新点

5．3 下一步计划及展望

参考文献

附录

致谢

作者简历