不同入侵程度下加拿大一枝黄花根际细菌群落结构和功能差异

摘要

入侵生态学以往的关注重点多集中于宏观有机体层面上，但是，越来越多的研究表明，入侵植物与土壤微生物之间的相互作用关系深刻影响着入侵植物的适应性和竞争力，在其成功入侵的过程中发挥着重要的作用。然而，却极为罕见将微生物群落及其功能紧密结合深入探究二者对入侵植物影响的研究，本论文以恶性入侵植物加拿大一枝黄花（Solidago canadensis L.）的根部微生物为研究对象，结合高通量测序技术和微生物的纯培养方法研究了加拿大一枝黄花不同入侵程度下其根部内生和根表微生境的细菌群落组成和结构，进而利用纯培养方法对菌群组成中的差异菌属进行了功能性分析（分泌能够促进植物生长的吲哚乙酸的能力），以期探究根际细菌群落及其功能在外来植物入侵过程中的作用。本论文主要获得了以下研究结果：
　　1、通过对高通量测序数据进行分析，发现加拿大一枝黄花的内生细菌与根表细菌的群落组成和结构差异巨大，在门(Phylum)的水平上内生细菌的绝大多数都是由变形菌门(Proteobacteria)组成，而其他菌门的细菌丰度非常小(<0.1%)。与内生细菌不同，根表细菌的群落多样性大大增加，主要由变形菌门(Proteobacteria)、后壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi)组成，这表明加拿大一枝黄花的根系对土壤微生物的招募很可能具有很强的选择性。
　　2、无论是利用高通量测序技术还是采用细菌的纯培养方法，都发现根表细菌的Alpha多样性随着加拿大一枝黄花不同的高、低入侵程度存在显著的差异(Bray-Curtis)，主要表现在假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌属(Enterobacter)、节细菌属(Arthrobacter)、詹森菌属(Janthinobacterium)、泛菌属(Pantoea)和黄杆菌属(Flavobacterium)相对丰度的差异上。
　　3、利用细菌的纯培养技术对加拿大一枝黄花高、低入侵程度下的丰度差异菌属产吲哚乙酸功能进行检测，发现在低入侵条件下相对丰度大幅度提高的菌属具有强烈的吲哚乙酸分泌能力；进一步通过反接种实验初步验证了该菌群对加拿大一枝黄花的促生功能。
　　以上研究表明，加拿大一枝黄花很可能可以通过在根内和根表选择性地招募并扩增某些细菌组分，从而改变总体的群落组成，进而改变其根部微生境中微生物群落的功能，最终影响其入侵进程。
　　本论文通过同时采用高通量测序技术和微生物纯培养方法将微生物群落及其功能紧密结合，研究了入侵植物加拿大一枝黄花在不同入侵程度下内生细菌和根表细菌各自的菌群（Alpha和Beta多样性）和功能（吲哚乙酸分泌能力）差异，深化了根际细菌群落与入侵植物相互作用的研究，特别是对根际微环境的精细划分（根内与根表微生境），为今后植物入侵的研究提供了一种新的思路。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 植物入侵

1.2 根际微生物参与植物入侵的研究进展及主要机制

1.3 根际微生物分子生态学研究方法

1.4 入侵植物加拿大一枝黄花及其研究进展

1.5 本课题的研究意义

1.6 本课题的研究内容

第二章 加拿大一枝黄花根际微生境微生物分离鉴定体系的建立及菌株分布特征

2.1 实验材料与仪器

2.2 实验方法

2.3结果与分析

2.4本章小结

第三章 加拿大一枝黄花内生细菌和根表细菌群落的结构及多样性

3.1 实验材料与仪器

3.2实验方法

3.3 结果与分析

3.4本章小结

第四章 不同入侵程度下加拿大一枝黄花根表细菌群落吲哚乙酸分泌功能差异

4.1 实验材料与仪器

4.2 实验方法

4.3 结果与分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的学术论文及其他科研成果