高寒草甸优势植物叶内、根内与土壤原核微生物群落的分异

植物内生菌具有帮助植物吸收营养元素,增强植物免疫力,抵御外界生物和非生物胁迫等功能。植物的根内和叶内存在大量的内生菌,影响着植物的健康生长。但不同植物地下(根内)和地上(叶内)内生原核微生物,以及与土壤微生物在组成和群落结构上的差异和联系还有待探索。以青藏高原高寒草甸三种优势植物青藏苔草(Carex moorcroftii)、火绒草(Leontopodium jacotianum)和高山嵩草(Carex parvula)为对象,研究了高寒草甸优势植物叶内、根内、土壤原核微生物组的组成及其与样品类型和植物类型之间的关系。结果表明:1)在门分类水平上,有13个门在土壤、叶内和根内之间有显著差异,只有5个门在不同植物之间有显著性差异,分别是变形菌门、厚壁菌门、酸杆菌门、疣微菌门以及FBP;2)在α多样性上,同种植物土壤、叶内、根内之间差异显著,而不同植物在土壤和根内差异显著,但在叶内无显著性差异;3)样品类型(叶内、根内以及土壤)是决定植物微生物组差异的最主要因子,对微生物群落变异的贡献度为20.13%;不同植物类型之间微生物群落也有显著性差异,植物类型对总变异的贡献率为14.41%,并且植物类型和植物相关部位(叶内,根内)以及土壤之间有强烈的交互作用(17.40%)。以上结果表明,每种植物叶内、根内以及周边土壤都具有独特的生态位,体现了原核微生物在样品类型和不同植物间上生态位的差异,同时也表明了原核微生物群落对这些生态位的适应性。最后,我们确定了与土壤相比有显著性差异的叶内和根内特有的微生物菌群并对高丰度菌群进行功能预测,以假单胞菌Pseudomonas为代表的菌群在叶内和根内显著富集,这些微生物包含参与多种代谢过程的功能基因,在促进营养元素吸收、提高植物在寒冷中的生态适应性方面有着重要的潜在功能。本研究的结果对深入探索高寒环境下植物-内生微生物互作机制提供了科学数据。

羽毛针禾(Stipagrostis pennata)根鞘中可培养细菌多样性

羽毛针禾(Stipagrostis pennata)是古尔班通古特沙漠流动沙丘的先锋植物。野生羽毛针禾能够形成特殊的根鞘结构。作为浅根系植物对高温、缺水恶劣环境的特殊应答结构,根鞘对羽毛针禾忍耐干旱胁迫尤为重要。土壤微生物是影响根鞘形成和稳固程度的重要因素,基于前期对羽毛针禾根鞘微生物数量分布特征的分析结果,结合选择性培养基分离纯化、16SrDNA序列测序、Biolog-Eco技术更进一步地分析了可培养细菌多样性特征。结果表明:(1)基于Ribosomal Database Project(RDP)classifier分析,分离、纯化的17株菌可初步归为3门5纲5目8科8属,未见新属。其中,芽孢杆菌属(Bacillus)占绝对优势(23.53%)。(2)EzTaxon-e数据库中对各菌株序列进行进一步的blast同源性分析表明,17株菌可进一步归为13个OTUs,未见疑似新种(同源性均>97%),其中芽孢杆菌属OTU比例仍然最高(23.08%)。(3)根鞘中的土壤细菌群落代谢活性、土壤细菌群落多样性指数(Shannon指数及McIntosh指数)、可培养细菌对糖类、氨基酸类等各类碳源的利用率均显著高于外围土壤。独特的微生物类群是影响根鞘形成的重要外部因素,其与根系分泌物的互动关系值得深入研究。

不同微生境下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)非结构性碳水化合物含量的季节动态

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为古尔班通古特沙漠苔藓结皮优势种,叶片仅具单层细胞,对环境变化十分敏感。非结构性碳水化合物可以较好地反应植物体对环境因子的响应及适应策略。以齿肋赤藓为研究对象,利用蒽酮比色法研究了生长于3种不同微生境下(活灌丛、死灌丛和裸露地)齿肋赤藓在不同季节(4月初春无雨期、8月高温干燥期)的非结构性碳水化合物含量变化。结果表明:与4月相比,8月齿肋赤藓植株可溶性糖、果糖、淀粉、非结构性碳水化合物总量均显著增加。不同微生境间齿肋赤藓蔗糖含量在4月和8月两个时期差异均达到显著水平,但趋势相反。除可溶性糖在8月表现显著差异外,不同微生境间齿肋赤藓植株在果糖、淀粉及非结构性碳水化合物总量方面均差异不显著。微生境与季节的交互作用对植株可溶性糖与蔗糖含量有显著影响。这可能说明不同微生境与季节所产生的不同水热因子共同调控了齿肋赤藓非结构性碳水化合物总量及各组分含量的差异性变化。