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不同环境下花生品种间根际微生物组学差异研究

花匠小妙招
2024-12-15 03:05

不同环境下花生品种间根际微生物组学差异研究

【摘要】：生长在农作物表面和内部微生物的集合被称为农作物微生物组,也被认为是作物的第二套基因组。已有研究表明环境和基因型对作物的微生物组有显著的影响;同时微生物组也对作物氮、磷等元素高效吸收,增强植物抗病和抗多种环境胁迫等具有重要作用。然而,目前对不同环境下花生品种间根际微生物组学差异研究尚未见报道。本研究选用了鲁花1号、四粒红等15个花生品种,分别种植于成都锦江、临沂莒南和扬州仪征三地,在结荚期对每个品种的根际土和每个环境的非根际土进行取样,根际土样设置3个生物学重复,非根际土样设置5个生物学重复。对150个土壤样品微生物16s rRNA基因的V4区进行扩增子测序,并对各样品的氮、磷含量进行测定。扩增子测序共获得了21270个花生根际的微生物分类单元(OTU),多样性分析发现环境对微生物群落影响最大,根际和非根际微生物组间差异次之,花生品种间的微生物组差异最小。此外,分析共获得15个核心微生物组,比重最大的是变形菌门,其中4个OTU为根瘤菌。研究发现,135个根际土样品中超过75%的样品共有的OTU共537个,采用随机置换检验方法发现其中41个是可遗传根际微生物,其广义遗传率介于19.9%～41.8%。这些微生物主要包括22个变形菌门和11个放线菌门,其中的6个OTU被明确分类为根瘤菌。通过将土壤微生物组与氮、磷含量进行关联分析,鉴定出21个与氮含量相关(R~2=0.454)、74个与磷含量相关(R~2=0.922)的OTU,表明微生物可以作为生物标志物预测土壤氮、磷含量。以上结果表明,环境间的差异是导致花生根际微生物组差异的主要因素,但基因型对特异根际微生物的丰度仍存在潜在影响;此外,研究也发现花生根际微生物与土壤养分密切相关。研究结果为深入探索花生根际微生物特异性差异以及进一步研究花生与根际微生物互作提供了参考。