不同种苏铁珊瑚状根内生微生物多样性及适应性研究

摘要

【目的】苏铁(Cycassp.)是珍稀濒危树种,能在干热河谷中长期稳定生存的原因可能与珊瑚状根内生微生物有密切关系。不同种苏铁在同一生境下其珊瑚状根内生微生物种类和群落组成存在怎样的差异性是本研究的科学问题。【方法】采用宏基因测序技术对四川省攀枝花公园内5种同属不同种苏铁珊瑚状根进行了分子鉴定,分析了苏铁间微生物类型、功能基因和代谢通路过程的差异性。【结果】公园内不同苏铁的珊瑚状根内生微生物的优势类群在门水平上基本相同,但相对丰度有差异性。在真菌界水平上的优势类群为担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和隐真菌门(Cryptomycota),在细菌界水平上的优势类群为蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、螺旋体门(Spirochaetes)和放线菌门(Actinobacteria)。不同种的苏铁在真菌界和细菌界的微生物群落相对丰度存在一定差异。蓝细菌门在篦齿苏铁、攀枝花苏铁、华南苏铁和贵州苏铁中的相对丰度远高于宽叶苏铁,而放线菌门和球囊菌门在宽叶苏铁的相对丰度远高于篦齿苏铁、攀枝花苏铁、华南苏铁和贵州苏铁。通过KEGG数据库比对分析发现不同种苏铁间微生物的差异表达基因功能主要与环境适应和能量代谢通路相关。结果表明碳水化合物代谢(carbohydrate metabolism)、氨基酸代谢(aminoacid metabolism)、基因结构的折叠、排列和降解(folding、sorting、degradation)及信号转导(signal transduction)的功能基因较为丰富。【结论】种植于同一地点的不同苏铁的珊瑚状根内生微生物的优势类群在门水平上基本相同,但相对丰度有差异性。珊瑚状根内的蓝细菌和放线菌参与的氮素和碳水化合物合成和代谢过程可能是苏铁适应干热河谷贫瘠环境的重要因素之一。