羽毛针禾共生菌的分离鉴定及其植株表型多样性的研究

论文摘要

【目的】羽毛针禾（Stipagrosits pennata）是古尔班通古特沙漠流动和半流动沙区重要的先锋固沙禾草,在固沙、沙区植物演替、维持区域生态平衡等方面扮演重要角色。羽毛针禾根鞘的存在是维持植株正常代谢的限定因素,且微生物是影响根鞘形成和稳固程度的重要因素。本研究旨在阐明羽毛针禾内生菌的多样性与丰度;功能菌的丰度;根部微生物、植株表型的多样性与丰度及其两者之间的相互关系。【方法】本文采用地理位置互异的5个样区,收集羽毛针禾植株样本、种子样本、根样本、根鞘与根围土壤样本,通过微生物传统培养法和免培养法探究羽毛针禾内生微生物、根鞘微生物、根围微生物多样性;通过分离鉴定研究功能微生物的丰度;通过表型分析了解羽毛针禾外部形态多样性及其与根部微生物之间的关联性。【结果】羽毛针禾内生微生物中:（1）种子内生细菌可初步归为2门2纲2目2科2属;（2）根内生细菌可初步归为1门1纲2目2科2属;（3）经过稀释涂布平板法和划线法,共筛选出4种种子内生真菌和11种根内生真菌。羽毛针禾根部微生物中,样地一中的根鞘样本分布于细菌的2个属,分别占所有根鞘细菌的0.71%、4.26%,分别占所有根部细菌的0.45%、2.68%,优势属为芽孢杆菌属。样地一中的根围样本分布于细菌的2个属,分别占所有根围细菌的4.82%、1.20%,分别占所有根部细菌的1.79%、0.45%,优势属为芽孢杆菌属。样地二中的根鞘样本分布于细菌的5个属,分别占所有根鞘细菌的11.35%、6.38%、7.80%、2.13%、0.71%,分别占所有根部细菌的7.14%、4.02%、4.91%、1.34%、0.45%,优势属为芽孢杆菌属。样地二中的根围样本分布于细菌的3个属,分别占所有根围细菌的1.20%、10.84%、3.61%,分别占所有根部细菌的0.45%、4.02%、1.34%,优势属为芽孢杆菌属。样地三中的根鞘样本分布于细菌的6个属,分别占所有根鞘细菌的4.26%、2.13%、6.38%、2.84%、0.71%、7.09%,分别占所有根部细菌的2.68%、1.34%、4.02%、1.79%、0.45%、4.46%,优势属为成团泛菌属。样地三中的根围样本分布于细菌的2个属,分别占所有根鞘细菌的1.20%、30.12%,分别占所有根部细菌的0.45%、11.16%,优势属为成团泛菌属。样地四中的根鞘样本分布于细菌的6个属,分别占所有根鞘细菌的0.71%、8.51%、4.26%、1.41%、2.13%、1.42%,分别占所有根部细菌的0.45%、5.36%、2.68%、0.89%、1.34%、0.89%,优势属为芽孢杆菌属。样地四中的根围样本分布于细菌的4个属,分别占所有根围细菌的21.69%、1.20%、1.20%、2.41%,分别占所有根部细菌的8.04%、0.45%、0.45%、0.89%,优势属为芽孢杆菌属。样地五中的根鞘样本分布于细菌的8个属,分别占所有根鞘细菌的3.55%、1.42%、4.26%、9.22%、0.71%、0.71%、3.55%、1.42%,分别占所有根部细菌的2.23%、0.89%、2.68%、5.80%、0.45%、0.45%、2.23%、0.89%,优势属为不动杆菌属。样地五中的根围样本分布于细菌的7个属,分别占所有根围细菌的3.61%、2.41%、2.41%、1.20%、3.61%、1.20%、1.20%,分别占所有根部细菌的1.34%、0.89%、0.89%、0.45%、1.34%、0.45%、0.45%,优势属为假单孢菌属、成团泛菌属。OTU微生物数量表现为根鞘大于根围,其中细菌数量为根鞘是根围的1.70倍。但随着样地的不同,细菌丰度呈现不规则的变化。羽毛针禾表型性状表明:其表型变异丰富,性状的平均变异系数为79.51%,变异幅度为17.28%178.91%,其中植株丛高变异系数最小,单株饱满种子数最大。主成分分析表明,16个性状可归并为反映植株生长发育、繁殖程度等4个主成分,与系统聚类结果基本一致,说明这4个主成分可基本反映羽毛针禾表型变异的总体情况。大部分性状之间呈显著正相关,其中叶片数和最终分蘖数的相关性最高（r=0.84）,一级有效分蘖数和二级有效分蘖数次之（r=0.80）,说明性状之间对环境适应具有协同性。在居群间,部分性状差异显著（p<0.01）,在主成分图中呈现聚集趋势。羽毛针禾丰富的表型变异,是其与环境互作的结果,构成了其适应沙漠干旱、多风、高温、流动沙地等逆境的重要基础,在植物演替和改善沙区环境方面具有重要作用,以期在微生物和表型方面来了解羽毛针禾在荒漠极端环境中能够固沙的原因。羽毛针禾丰富的表型变异,是其与环境互作的结果,构成了其适应沙漠干旱、多风、高温、流动沙地等逆境的重要基础,在植物演替和改善沙区环境方面具有重要作用。表型关联分析（CCA/db-RDA分析）显示,一级分蘖数与群落分布和种类分布间相关程度最大;二级分蘖数与群落分布和种类分布间相关程度最小,表明一级分蘖数可能是群落结构的决定因素之一。【结论及意义】该论文为了探究羽毛针禾共生微生物的组成及其对植株适应荒漠环境的影响,从种子、根、根鞘及根围分离鉴定了464株细菌、81株真菌,研究发现:（1）根鞘微生物与羽毛针禾生长关系更为密切（2）具有固氮功能的微生物占主导作用;（3）微生物与羽毛针禾表型存在显著关联。该论文丰富了羽毛针禾共生微生物资源,初步阐明了羽毛针禾共生微生物和其植株表型多样性的关联。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 中英符号缩略词表
• 前言
• 第一章 文献综述
•   1.1 羽毛针禾的研究概况
•     1.1.1 羽毛针禾概述
•     1.1.2 羽毛针禾的研究进展
•     1.1.3 植株表型研究概况
•   1.2 沙区微生物资源研究概况
•     1.2.1 微生物多样性的研究方法
•     1.2.2 植物内生及根部微生物资源的研究概况
•   1.3 功能微生物研究概述
•     1.3.1 固氮机理的研究
•     1.3.2 溶磷微生物研究进展
•   1.4 本文研究目的及意义
•   1.5 技术路线
• 第二章 研究区自然概况与供试材料
•   2.1 地理位置
•   2.2 气候特征
•   2.3 研究区概况
•   2.4 研究材料的采集
•     2.4.1 内生菌研究材料的采集
•     2.4.2 根部微生物研究材料的采集
•     2.4.3 表型研究材料的采集
• 第三章 羽毛针禾内生细菌的分离与鉴定及多样性分析
•   3.1 材料与方法
•     3.1.1 供试材料
•     3.1.2 实验方法
•   3.2 结果
•     3.2.1 表面消毒效果的检验
•     3.2.2 内生细菌的分离及初步鉴定
•     3.2.3 内生细菌的PCR扩增
•     3.2.4 菌株16S rRNA基因的序列分析
•     3.2.5 菌株的系统进化分析
•     3.2.6 5个样地中所有细菌属水平的鉴定
•   3.3 讨论
• 第四章 羽毛针禾内生真菌的分离与鉴定
•   4.1 材料与方法
•     4.1.1 供试材料
•     4.1.2 方法
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 内生真菌的筛选
•   4.3 讨论
• 第五章 羽毛针禾根部细菌的分离鉴定及多样性研究
•   5.1 研究区概况
•   5.2 实验材料与方法
•     5.2.1 实验材料的采集
•     5.2.2 实验试剂与仪器
•   5.3 实验方法
•     5.3.1 试剂及配制方法
•     5.3.2 供试培养基的制备
•     5.3.3 实验所需溶液的配制
•     5.3.4 菌落总数的统计
•     5.3.5 根部细菌的分离与纯化
•     5.3.6 菌种的保藏
•     5.3.7 根部细菌的形态
•     5.3.8 根部细菌的生理生化鉴定
•     5.3.9 引物
•     5.3.10 菌株16S rDNA的 PCR（Polymerase Chain Reaction）扩增
•     5.3.11 PCR产物检测
•     5.3.12 菌株的16S rDNA的基因序列测定和系统发育树的构建
•   5.4 结果与分析
•     5.4.1 样地筛选结果
•     5.4.2 根部细菌的稀释涂布
•     5.4.3 羽毛针禾根部细菌的纯化
•     5.4.4 细菌的测序效率
•     5.4.5 根部细菌属水平差异分析
•     5.4.6 根部细菌样本间差异分析
•     5.4.7 根部细菌样地间差异分析
•     5.4.8 菌株16S rRNA基因的序列分析
•     5.4.9 菌株的系统进化分析
•     5.4.10 根部细菌的鉴定
•     5.4.11 5个样地中所有细菌属水平统计分析
•     5.4.12 5个样地中所有细菌属水平的鉴定
•   5.5 讨论
• 第六章 羽毛针禾根部真菌的分离与鉴定
•   6.1 实验材料与方法
•     6.1.1 实验仪器与耗材
•   6.2 实验方法
•     6.2.1 涂布平板
•     6.2.2 纯化与筛选
•     6.2.3 真菌的观察
•     6.2.4 简单染色
•     6.2.5 氮源同化实验
•   6.3 结果与分析
•     6.3.1 根部真菌的筛选结果
•     6.3.2 真菌的形态鉴定
•     6.3.3 分离频率
•     6.3.4 多样性水平
•     6.3.5 氮源同化实验结果
•   6.4 讨论
• 第七章 羽毛针禾根部放线菌的分离与鉴定
•   7.1 供试材料
•     7.1.1 实验材料
•     7.1.2 实验耗材
•     7.1.3 培养基的制备
•   7.2 实验方法
•     7.2.1 分离培养
•     7.2.2 放线菌形态鉴定
•     7.2.3 根部放线菌的生理生化实验
•   7.3 结果分析
•     7.3.1 五个样地中放线菌的筛选结果
•     7.3.2 样地菌株的形态鉴定
•     7.3.3 放线菌的生理生化实验
•   7.4 讨论
• 第八章 羽毛针禾内生及根部功能菌的分离鉴定
•   8.1 实验材料与方法
•     8.1.1 实验材料
•     8.1.2 实验方法
•   8.2 实验结果
•     8.2.1 种子和根中固氮菌的筛选
•     8.2.2 根部固氮菌的筛选
•     8.2.3 种子中解磷菌的筛选
•     8.2.4 根中解磷菌的筛选
•     8.2.5 根部微生物中解磷菌的筛选
•   8.3 讨论
• 第九章 固沙先锋植物羽毛针禾的表型遗传多样性分析
•   9.1 材料和方法
•     9.1.1 研究区域概况
•     9.1.2 性状的选定
•     9.1.3 数据统计分析
•   9.2 结果与分析
•     9.2.1 数量性状的特征及变异系数
•     9.2.2 表型特性分析
•     9.2.3 植株表型多样性
•     9.2.4 群体间的变异特征
•     9.2.5 主成分分析
•     9.2.6 性状间的相关性分析
•     9.2.7 性状的聚类分析
•     9.2.8 表型关联分析（CCA/db-RDA分析）
•   9.3 讨论
• 第十章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李旭东

导师: 马磊

关键词: 羽毛针禾,微生物,表型,多样性分析

来源: 石河子大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 石河子大学

分类号: Q938

总页数: 142

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