攀枝花矿区4种常见植物内生菌群落结构及多样性研究

摘要

为了了解攀枝花矿区常见植物内生微生物的群落结构和多样性，采集攀枝花矿区四种常见植物牛筋草（Eleusine indica）、紫茎泽兰(CroftonWeed)、剑麻(Agavesisalana)和花蔓草（Aptenia cordifolia），测定其生境土壤基本理化性质、生境土壤和植物各器官重金属浓度，并对4种植物各器官内生细菌、真菌和放线菌进行PCR-DGGE分析，旨在探索攀枝花矿区常见植物内生微生物种类和分布特点，为了解矿区植物内生菌微生物资源，了解重金属对内生微生物的影响，以期为重金属微生物修复、环境质量评价提供一定的参考。本研究取得结果如下:
　　(1)牛筋草内生细菌的多样性表现为叶＞茎＞根;紫茎泽兰内生细菌的多样性表现为叶＞茎＞根;剑麻内生细菌的多样性表现为叶＞根＞茎;花蔓草内生细菌的多样性表现为根＞茎＞叶。各植物相互比较，牛筋草的各器官中的内生细菌群落结构丰富，花蔓草的内生细菌较少。系统发育研究表明，攀枝花矿区植物内生细菌群落结构丰富，包括苍白杆菌属(Ochrobactrum)、藤黄色杆菌属(Luteibacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽单胞菌属(Gemmatimonadetes)、肠杆菌属(Pantoea)、栖热菌属(Thermus)、丙酸菌属(Propionibacterium)、红球菌属（Rhodococcus）等。
　　(2)牛筋草内生真菌的多样性表现为根＞茎＞叶;紫茎泽兰的茎内生真菌的多样性和根相近，叶最小;剑麻内生真菌的多样性表现为根＞茎＞叶;花蔓草内生真菌的多样性表现为根＞茎＞叶。综合分析，牛筋草、剑麻和花蔓草这3种植物的内生真菌根的多样性最丰富，种群数量大，种类多。攀枝花矿区植物内生真菌群落结构丰富，包括茎点霉属(Phoma)、和派伦属(Peyronellaea)、链格孢属(Alternaria)、Chaunopycnis属、镰刀菌属(Fusarium)、枝孢属(Cladosporium)、短柄霉属(Aureobasidium)、曲霉属(Aspergillus)、柄锈菌属(Puccinia)等。
　　(3)牛筋草内生放线菌的多样性表现为茎＞叶＞根;紫茎泽兰内生放线菌的多样性表现为根＞叶＞茎;剑麻内生放线菌的多样性表现为根＞叶＞茎;花蔓草内生放线菌的多样性表现为茎＞叶＞根。攀枝花矿区植物内生放线菌包含链霉菌属(Streptomyces)、诺卡氏菌属(Nocardia)、假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)以及不可培养放线菌(Uncultured actinobacterium)，链霉菌属的种类各异，不可培养放线菌类群之间有一定差异，攀枝花矿区植物具有可待挖掘的内生放线菌资源。
　　(4)典型相关分析表明，攀枝花矿区植物内生细菌多样性受Cu、Zn、As和Ni负向影响，其中Ni对它们的影响最大;在0.02 mg/kg≤Cr≤0.26 mg/kg，0.01mg/kg≤Cd≤0.05 mg/kg范围内，植物内生细菌多样性受Cr和Cd正向影响。在0.09mg/kg≤Cu≤0.26 mg/kg,0.11 mg/kg≤Pb≤0.53 mg/kg,0.02 mg/kg≤Cr≤0.26 mg/kg,0.28 mg/kg≤Zr≤2.28 mg/kg，0.00 mg/kg≤As≤0.09 mg/kg范围内，内生真菌多样性受Cu、Pb、Cr、Zn和As的正向影响，其中Cr的影响最大;植物内生真菌多样性受Ni和Cd的负向影响。在0.11 mg/kg≤Pb≤0.53 mg/kg范围内，内生放线菌多样性受重金属Pb的正向影响;矿区植物内生放线菌多样性受Cr、Cu、Cd、As和Ni的负向影响，其中Ni的影响最大，As次之，Zn的影响最小。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 植物内生菌

1．2 植物内生菌的研究概况

1．2．1 植物内生细菌的研究概况

1．2．2 植物内生放线菌的研究概况

1．2．3 植物内生真菌的研究概况

1．3 内生菌对宿主植物的作用

1．3．1 植物内生菌对宿主植物的促生作用

1．3．2 植物内生菌增强植物抗病害的能力

1．3．3 植物内生菌增强宿主植物的抗逆能力

1．4 植物内生菌的应用

1．4．1 植物内生细菌的应用

1．4．2 植物内生放线菌的应用

1．4．3 植物内生真菌的应用

1．5 研究植物内生菌的方法

1．5．1 传统的可培养方法

1．5．2 可培养分子生物学方法

1．5．3 免培养分子生物学方法

1．6 典型相关分析

1．7 立题依据和研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 研究区域概况

2．2 样品采集

2．3 供试引物

2．4 植物重金属浓度及其生境土理化性质和重金属浓度的测定

2．5 表面消毒

2．6 提取总DNA

2．7 PCR扩增

2．8 植物内生菌变性梯度凝胶电泳(DGGE)

2．9 PCR-DGGE图谱分析

2．10 数据处理

2．11 DGGE条带测序与系统发育树构建

3 结果与分析

3．1 土壤理化分析

3．2 生境土及植物各器官重金属浓度分析

3．3 内生细菌群落结构及多样性分析

3．3．1 内生细菌DGGE图谱分析

3．3．2 内生细菌多样性指数分析

3．3．3 重金属含量与细菌群落结构的典型相关分析

3．3．4 克隆条带分析

3．4 内生真菌群落结构及多样性分析

3．4．1 内生真菌DGGE图谱分析

3．4．2 DGGE条带多样性指数、丰度和均匀度分析

3．4．3 重金属含量与真菌群落结构的典型相关分析

3．4．4 克隆条带分析

3．5 内生放线菌群落结构及多样性分析

3．5．1 内生放线菌DGGE图谱分析

3．5．2 内生放线菌多样性指数分析

3．5．3 内生放线菌群落结构与重金属浓度的典型相关分析

3．5．4 克隆条带分析

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．2 结论

5 研究展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文