荒漠植物内生细菌对植物抗旱耐盐的影响

论文摘要

植物内生细菌是植物体内微生态系统的重要构成部分。一些内生细菌能够有效的促进植物的生长发育,提高植物的抗逆能力。本研究以干旱地区荒漠植物叶以及根中的植物内生细菌为研究对象,系统研究了干旱和盐胁迫下不同内生细菌对植物生长发育以及根际群落结构的影响。主要研究结果如下:1)荒漠植物内生细菌具有促进植物生长的潜能。通过平板培养法对多种荒漠植物叶及根中的65株内生细菌进行功能测定,结果发现,86.9%的菌株具有较强的固氮能力,55%的菌株具有溶磷能力,61.6%的菌株能产生生长素,29.8%的菌株产生铁载体,31.6%的菌株产生ACC脱氨酶,20.9%的菌株能在大于10%Nacl浓度下生长。说明荒漠植物内生细菌具有丰富的功能多样性和较强的耐盐能力,能够产生植物生长所需的多种调节物质,为进一步研究菌株对植物的促生作用提供重要的参考价值。2)荒漠植物内生细菌能有效提高种子的萌发率。菌液浸种研究表明,和对照组相比,菌处理后的种子萌发率明显升高,其中菌株Hbc-6和Xbc-9的促进效果最为明显。3)菌株Hbc-6及Xbc-9能有效提高拟南芥的生长能力。采用平板共培养体系,研究干旱和盐胁迫下内生细菌对拟南芥生长的影响。结果表明,在正常条件下,与Hbc-6和Xbc-9共培养的拟南芥分别比对照组侧根数增加1.6和0.8倍;鲜重增加1.8和0.5倍;主根直径、根毛长度都显著增加。在10%PEG6000处理条件下,接种Hbc-6的拟南芥比对照组主根直径增加1.4倍;侧根数增加2.2倍,这对提高植株对干旱胁迫的耐受性具有重要意义。在50、100mmol/L的盐浓度下,与Hbc-6共培养后,拟南芥主根直径比对照组增加75%,侧根数、根毛长度均比对照组明显增加,说明Hbc-6通过促进拟南芥根部的发育来提高植株在盐胁迫下的生长能力。4)接种Hbc-6、Xbc-9能明显促进玉米在正常含水量、干旱胁迫条件下的生长。研究发现,接种了Hbc-6、Xbc-9的玉米植株在不同的胁迫梯度下都比对照组及接种了其它菌株的植株生长状态好。随着干旱胁迫程度的增加,对照组玉米叶片气孔两端锐化严重并呈星型改变,而接种了菌株Hbc-6、Xbc-9的植株锐化程度较轻。同时Hbc-6、Xbc-9能有效降低植株的丙二醛含量和电导率,提高叶片的可溶性糖含量、叶绿素含量、谷胱甘肽含量以及抗氧化物酶活性。说明Hbc-6、Xbc-9通过调节形态和生理代谢促进玉米在干旱胁迫下的生长,提高植株的适应能力。5)Hbc-6和Xbc-9改变了玉米根际土壤菌群结构,提高了菌群多样性和丰度。通过16srRNA Miseq高通量测序发现,干旱处理降低了根际土壤细菌的多样性和植株生物量,而接种内生细菌后OTU明显增加。说明干旱环境中增加根际土壤菌群丰度和多样性能更好的提高植物的生长能力。在PcoA和层级聚类分析中,所有不接菌的对照组聚在一起,而接种Hbc-6和Xbc-9的处理大部分各自聚为一类。说明接菌处理对玉米根际土壤菌群的影响比干旱处理影响更大。此外,Hbc-6能促进螺旋体门（Saccharibacteria）的定殖,其清除土壤中代谢废物的能力也能间接提高植物对不利环境的适应性。6)接种Hbc-6、Xbc-9能明显提高玉米在盐胁迫下的生长能力。Hbc-6、Xbc-9能明显增加玉米在盐胁迫下的生物量,其中Xbc-9能显著促进玉米根系的发育。气孔在盐胁迫下呈现出与干旱处理相似的结果,随着胁迫程度的增加,气孔密度逐渐增加,导度减小,气孔两端锐化严重。接种Hbc-6、Xbc-9后能缓解气孔形变,维持保卫细胞形态稳定,增加气孔导度（gs）,提高光合速率（Pn）及蒸腾速率（E）,植株的生物量也明显增加。说明Hbc-6和Xbc-9能有效促进玉米在盐胁迫下的生长,提高玉米对盐胁迫的适应性。以上研究系统阐释了荒漠植物内生细菌的植物促生特性及其对正常条件、干旱胁迫及盐胁迫条件下植物生长能力的影响。研究结果为进一步揭示内生细菌与不同植物之间相互作用的机理奠定了基础,为提高荒漠地区农作物的抗逆性及作物产量提供了新的解决途径。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 逆境胁迫对植物的危害
•     1.1.1 干旱胁迫对植物的影响
•     1.1.2 盐胁迫对植物的影响
•   1.2 植物内生细菌
•     1.2.1 植物内生细菌的多样性
•     1.2.2 植物内生细菌的功能及应用
•     1.2.3 植物内生细菌对植物抗逆性的影响
•   1.3 植物内生细菌与植物、微生物之间相互作用
•     1.3.1 植物内生细菌与植物之间的相互作用
•     1.3.2 植物内生细菌对土壤菌群结构的影响
•   1.4 研究中存在的问题
•   1.5 本研究目的及意义
• 第二章 荒漠植物内生细菌功能鉴定
•   2.1 引言
•   2.2 材料及方法
•     2.2.1 研究材料
•     2.2.2 方法
•     2.2.3 数据处理
•   2.3 结果与分析
•   2.4 讨论
• 第三章 干旱及盐胁迫下植物内生细菌对拟南芥的影响
•   3.1 引言
•   3.2 材料及方法
•     3.2.1 材料
•     3.2.2 方法
•     3.2.3 数据处理
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 共培养体系的建立及功能菌株筛选
•     3.3.2 不同培养基菌株与VOC对拟南芥鲜重的影响
•     3.3.3 不同培养基接菌与VOC对拟南芥主根长及侧根数的影响
•     3.3.4 不同培养基菌株与VOC对拟南芥主根直径及根毛长度的影响
•     3.3.5 干旱胁迫下接菌后拟南芥根部形态
•     3.3.6 盐胁迫下接菌后拟南芥根部形态
•   3.4 讨论
• 第四章 干旱及盐胁迫下植物内生细菌对玉米的影响
•   4.1 引言
•   4.2 材料及方法
•     4.2.1 材料
•     4.2.2 方法
•   4.3 数据处理
•   4.4 结果与分析
•     4.4.1 PEG6000 处理下浸种后种子的萌发率
•     4.4.2 PEG6000 处理下浸种后的种子发芽势
•     4.4.3 NaCl处理下浸种后的种子萌发率
•     4.4.4 NaCl处理下浸种后的种子发芽势
•     4.4.5 干旱胁迫下接菌后玉米叶片生物量
•     4.4.6 干旱胁迫下菌株对玉米气孔形态的影响
•     4.4.7 干旱胁迫下接菌后玉米叶片生理指标
•     4.4.8 接菌后玉米根际土壤菌群结构
•     4.4.9 干旱胁迫对玉米根际土壤菌群结构的影响
•     4.4.10 盐胁迫下接菌后玉米生物量
•     4.4.11 盐胁迫下接菌后玉米叶片生理指标
•     4.4.12 盐胁迫下菌株对玉米叶片气孔形态的影响
•     4.4.13 盐胁迫下菌株对玉米叶片光合系统的影响
•   4.5 讨论
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 附录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 剡涛哲

导师: 盛红梅

关键词: 内生细菌,植物促生特性,干旱胁迫,盐胁迫,菌群结构,高通量测序

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 兰州大学

分类号: Q945.78

总页数: 95

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