水稻种子内生细菌多样性分析及核心微生物组的界定

论文摘要

随着对植物内生菌研究的不断深入,发现植物体内不仅具有非常丰富的微生物资源,而且这些内生菌本身还具有一定的有益功能,如促生、防病、降解有机污染物等,具有良好的农业应用前景。关于植物微生物组研究的难点之一是如何确定其核心微生物组,现有研究证实,植物种子内存在着丰富的细菌群落,这些群落可能会成为下一代植物内生细菌的来源,并在世代间进行传播。相对于植物的根际和叶际微生物,种子作为种子植物的繁殖器官,对其相关微生物的研究至今还十分薄弱,特别是对其种子内生细菌的研究尤为落后。本课题利用Illumina高通量测序技术对6个基因型的水稻亲代种子和其子代水稻根、茎、种子内生细菌及根际细菌进行调查,揭示水稻基因型与环境对水稻根、茎、种子内生细菌及根际细菌菌群结构与多样性的影响,并确定水稻种子内生细菌核心微生物菌群。此外,利用来源追踪方法探讨水稻内生细菌的来源,从而探讨水稻内生细菌是否可以垂直传播及其来源途径。取得了如下主要结果:a)基因型与环境对水稻内生细菌的影响:水稻各组织内生细菌α-多样性Shannon、Simpson和Chao指数以及主坐标分析结果显示:基因型对水稻根际细菌群落结构没有显著影响,但对水稻根、茎与种子内生细菌群落结构有显著影响;环境对水稻根、茎、种子内生细菌及根际细菌群落α-多样性、组成与结构均存在显著影响;环境变量对于种子内生细菌群落结构的塑造更加重要;b)水稻种子中的内生细菌资源十分丰富,在门水平,有3个优势菌群（丰度大于1%）,分别是变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）;在科水平,肠杆菌科（Enterobacteriaceae）为最优势科;Venn图结果表明亲代与子代种子内生细菌100%共有OTUs有13个,其中10个OTUs为泛菌属（肠杆菌科,变形菌门）;而亲代与子代种子内生菌80%共有OTUs有111个,67个OTUs为泛菌属（43.68%）,这些OTUs均是生态网络中的关键节点,综上,水稻种子内生核心微生物组为泛菌属;c)来源追踪分析结果显示,水稻种子内生细菌通过根和茎在种子间垂直传播,并且推测子代种子内生细菌主要源于其上一代种子。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 英文缩略表
• 第一章 引言
•   1.1 植物内生菌的研究进展
•     1.1.1 植物内生菌的生物多样性
•     1.1.2 植物内生菌的功能
•   1.2 种子内生菌的来源及核心微生物的确定
•   1.3 微生物组学对研究核心微生物的意义
•   1.4 研究目的与意义
•   1.5 技术路线
• 第二章 实验材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 实验设计
•     2.1.2 实验样品采集及处理
•     2.1.3 实验试剂
•     2.1.4 实验仪器
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 水稻各组织表面灭菌方法
•     2.2.2 基因组DNA提取与检测
•     2.2.3 16s rDNA PCR扩增及产物纯化
•     2.2.4 Illumina高通量测序样品准备
•     2.2.5 高通量测序数据处理
• 第三章 水稻各组织内生细菌群落结构分析
•   3.1 散土理化性质与细菌 α-多样性指数
•   3.2 根际细菌多样性分析
•     3.2.2 不同环境水稻根际细菌多样性
•     3.2.3 根际细菌群落结构
•   3.3 水稻根内生细菌生物多样性分析
•     3.3.1 不同基因型水稻根内生细菌多样性
•     3.3.2 不同环境水稻根内生细菌多样性
•     3.3.3 根内生细菌菌群结构
•   3.4 茎秆内生细菌多样性分析
•     3.4.1 不同基因型茎秆内生细菌多样性
•     3.4.2 不同环境茎秆内生细菌多样性
•     3.4.3 茎秆内生细菌菌群结构
•   3.5 种子内生细菌多样性分析
•     3.5.1 亲代种子内生细菌多样性
•     3.5.2 不同基因型种子内生细菌多样性
•     3.5.3 不同环境种子内生细菌多样性
•     3.5.4 种子内生细菌菌群结构
•   3.6 环境和基因型对种子内生细菌的影响
•     3.6.1 环境和基因型对子代种子内生细菌α-多样性的影响
•     3.6.2 环境、基因型对子代种子内生细菌β-多样性的影响
•     3.6.3 环境、基因型对子代种子内生细菌的贡献
•   3.7 讨论
• 第四章 水稻种子内生细菌核心微生物组的研究
•   4.1 水稻种子内生细菌的来源
•   4.2 水稻种子内生细菌共有类群
•   4.3 水稻种子内生核心微生物与其他微生物的关系
•   4.4 讨论
• 第五章 全文结论
•   5.1 结论
•   5.2 创新点
•   5.3 下一步计划及展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵霞

导师: 张晓霞

关键词: 植物内生菌,种子内生细菌,核心微生物,垂直传播

来源: 中国农业科学院

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农作物

单位: 中国农业科学院

分类号: S511;Q93

总页数: 68

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