叶际光合细菌群落组成及其对植物生长发育和抗病的作用

摘要

光合细菌(Photosynthetic bacteria)是一种重要的生防菌，其在植物叶际微生态的功能及占比还不明确，因此对光合细菌在植物叶际方面的研究具有巨大的发掘潜力。本论文采用高通量测序技术探究了不同生育期和不同抗性品种的作物对叶际光合细菌群落组成的影响；并从番茄叶际分离得到一株光合细菌菌株-扭脱甲基杆菌，探讨了其对番茄的促生长及防控青枯病作用。本研究主要结果如下：　　1、利用高通量测序技术对番茄、黄瓜和大豆不同生育期叶际光合细菌群落多样性及分布特征进行了研究，α多样性分析结果表明：黄瓜和大豆的叶际光合细菌群落多样性随着作物的生长发育而减少，苗期叶际光合细菌群落多样性最高；而番茄叶际光合细菌群落多样性在花期最高。PCoA和相异性分析结果表明：番茄、黄瓜和大豆在各个生育期之间的光合细菌群落结构均具有显著性差异。与花期及成熟期相比较，光合细菌群落结构在植物苗期的差异最为显著。　　2、利用高通量测序技术对番茄不同品种的叶际光合细菌群落结构进行研究，α多样性分析结果表明：抗青枯病的番茄品种叶际光合细菌群落多样性显著高于感青枯病品种，PCoA和相异性分析结果表明：不同的番茄品种之间叶际光合细菌群落具有显著性差异。研究结果表明，对青枯病的不同抗性品种的番茄能够在一定程度上影响叶际光合细菌群落的形成和群落结构的变化。　　3、从番茄叶际分离得到一株细菌TP-1，由16srDNA测序结果可知菌株TP-1与扭脱甲基杆菌(Methylobacterium extorquens)处于同一分支，相似性高达99%。综合形态观察、革兰氏染色及生理生化结果可知，菌株TP-1鉴定为扭脱甲基杆菌(Methylobacterium extorquens)。种子萌发试验结果表明，使用TP-1菌液对番茄种子进行浸泡后，能够显著促进种子的萌发。菌株促生长试验结果表明：TP-1菌株能够显著促进苗期番茄的生长。对苗期番茄进行TP-1菌液叶面喷施后，与对照相比番茄幼苗的根长、茎长、株高及鲜重分别提高了28.99%、22.82%、23.86%和40.67%。TP-1菌株还能够促进番茄光合作用，TP-1菌液处理的番茄幼苗叶绿素a和叶绿素b含量与对照处理相比提高了24.62%和38.63%。番茄青枯病防效试验结果表明，100倍稀释的TP-1菌液对番茄青枯病的防效为62.55%，同时TP-1灭活菌液对青枯病的防效为36.65%。TP-1菌液能够有效的防控番茄青枯病的发生，并且其灭活菌液对番茄青枯病也具有一定的防效。

目录

第 1 章 绪 论

1.1 叶际微生物

1.1.1 植物叶际微生物与微环境

1.1.2 微生物对叶际环境的生存适应机制

1.2 光合细菌

1.2.1 光合细菌的定义

1.2.2 光合细菌的应用

1.3 叶际光合细菌

1.3.1 非培养宏基因组学和亚蛋白基因组学鉴定叶际光合细菌

1.3.2 光合细菌在植物叶际的接种定殖

1.3.3 光合细菌在植物叶际的适应机制

1.4 植物叶际微生物多样性研究方法

1.4.1 传统分离培养法

1.4.2 BIOLOG 微平板技术

1.4.3 磷脂脂肪酸分析法

1.4.4 分子生物学方法

1.4.5 高通量测序技术

1.5 研究目的和意义

第 2 章不同作物不同生育期叶际光合细菌群落分布特征

2.1 材料与方法

2.1.1 供试材料和地点

2.1.2 试验设计

2.1.3 DNA 提取、PCR 扩增和高通量测序

2.1.4 数据分析

2.1.5 统计分析

2.2 结果与分析

2.2.1 叶际光合细菌群落 α 多样性

2.2.2 叶际光合细菌群落组成

2.2.3 叶际光合细菌群落结构

2.2.4 叶际光合细菌群落功能预测分析

2.3 讨论和小结

第 3 章 番茄不同品种叶际光合细菌群落分布特征

3.1 材料与方法

3.1.1 供试材料和地点

3.1.2 试验设计

3.1.3 DNA 提取、PCR 扩增和高通量测序

3.1.4 数据分析

3.1.5 统计分析

3.2 结果与分析

3.2.1 叶际光合细菌群落 α 多样性

3.2.2 叶际光合细菌群落组成

3.2.3 叶际光合细菌群落结构

3.2.4 叶际光合细菌群落功能预测分析

3.3 讨论

第 4 章 一株甲基杆菌的分离纯化及其对番茄的促生作用

4.1 试验材料与方法

4.1.1 甲基杆菌的分离、纯化

4.1.2 生理生化特性鉴定

4.1.3 16S rDNA 基因扩增及系统发育分析

4.1.4 菌株对番茄种子萌发的影响

4.1.5 分离菌株对番茄生长及叶绿素含量的影响

4.1.6 分离菌株对番茄青枯病防效试验

4.2 结果与分析

4.2.1 菌株分离鉴定结果

4.2.2 TP-1 对番茄种子萌发的影响

4.2.3 TP-1 对番茄生长的影响

4.2.4 TP-1 对番茄叶绿素含量的影响

4.2.5 TP-1 对番茄青枯病防效试验结果

4.3 讨论

全文主要结论及创新点

全文主要结论

全文主要创新点

参考文献

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢