基于高通量测序技术研究云南玉米根际微生物群落多样性

研究不同海拔高度和玉米品种类型对玉米根际微生物多样性的影响,利用IlluminaMiseq高通量测序对云南不同海拔和品种类型的玉米根际细菌和真菌多样性进行分析。玉米根际细菌和真菌OTU数量和Chao1指数随海拔升高而增加,且饲料玉米高于鲜食玉米,不同海拔和品种类型的玉米根际微生物多样性差异明显。玉米根际细菌的优势菌群为变形菌门、拟杆菌门和放线菌门,鞘氨醇单胞菌属(5.91%)和芽孢杆菌属(8.88%)为玉米根际的优势属,但高海拔地区的玉米根际特异检测到芽单胞菌属(4.34%);水恒杆菌属(6.10%)为鲜食玉米的优势属;玉米根际真菌的优势菌群为子囊菌门、担子菌门和接合菌门,被孢霉(7.42%)、镰孢霉属(10.88%)和青霉菌属(4.03%)是优势属。海拔高度和品种类型是影响玉米根际微生物群落多样性的重要因子。

三七连作根际微生物多样性研究

【目的】针对三七土传病害根腐病日益突出的问题,探讨三七根际土壤和根内生微生物多样性、生物群落组成及代谢活性与根腐病发生的相关性。【方法】对连作3年三七和连作4年三七的健康植株和感病植株根际土壤进行Biolog ECO代谢功能多样性分析,对三七根际土和根组织采用多种培养基进行微生物的分离培养,根据细菌16S r DNA序列和真菌ITS区序列的通用引物进行PCR扩增、Blast同源比对及其系统进化树分析。【结果】健康植株组与感病植株组根际土壤微生物群落的丰富度和均匀度存在显著差异(P<0.05),健康植株组土壤微生物群落的生理活性高于感病植株组;从根际土壤中培养出172株菌株,其中,健康植株组土壤以芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞菌(Pseudomonas)、节杆菌(Arthrobacter)等为优势菌群;感病植株组土壤以黄杆菌(Flavobacterium)、毛霉菌(Mucor)和镰刀菌(Fusarium)等为优势菌群;从根组织中分离出121株菌株,其中,健康植株根部以芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞菌(Pseudomonas)为优势菌群,感病植株根部以镰刀菌(Fusarium)、拉恩氏菌(Rahnella)、欧文氏菌(Erwinia)等为优势菌群。【结论】三七土传病害根腐病的发生与植株根际微生物群落结构组成及代谢功能多样性密切相关,为从微生态角度改善三七土壤健康状况及控制三七根腐病的发生提供科学理论依据。

水稻条斑病抗感品种根际微生物群落结构和功能分析

通过抗感水稻细菌性条斑病(简称细条病)的品种的水根际可培养细菌群落结构和代谢功能多样性分析,探讨其根际细菌多样性差异与水稻抗细条病的相关性。采集孕穗期水稻品种CG2和IR24的植株根际土壤,采用多种培养基进行可培养细菌的分离、鉴定,并通过16S rRNA序列构建系统进化树;利用Biolog技术分析不同品种根际微生物的代谢功能差异。结果显示:不同水稻品种的根际土壤可培养细菌分析发现抗病品种CG2以芽孢杆菌为优势菌群,而感病品种IR24以节杆菌为优势种群;对条斑病菌有抑制的菌株,筛选后以芽孢杆菌为主,且抗病品种的比率达47%以上,而感病材料中只有2.3%;抗病品种根际微生物群落的Shannon多样性指数(H′), Shannon均匀度指数(SE), Simpson指数(D), McIntos指数(U)和McIntosh均匀度指数(ME)分别增加了8.80%, 48.49%, 11.76%,41.88%和0.52%;主成份分析表明抗病品种CG2的根际土壤微生物与感病品种IR24相比,对碳水化合物,氨基酸类、酯类、醇类、胺类和酸类的利用率分别提高了12.52%、66.53%、3.78%、7.49%、27.98%和40.67%。研究表明,从根际土壤细菌数量和种类上看,抗病品种CG2的根际土壤细菌数量和种类与感病品种相比,细菌群落结构多样性更为丰富,发挥生防作用的菌群更多,为水稻条斑病的生物防治提供了思路和资源。

玉米大豆间作模式对玉米根际土壤微生物群落特征、玉米产量及病害的影响

【目的】研究云南玉米大豆间作模式对玉米根际微生物群落特征、玉米产量及病害的影响,为玉米大豆间作模式的田间应用提供科学依据。【方法】采用单因素随机区组试验,通过设置玉米大豆间作和玉米单作处理,利用Illumina Miseq高通量测序技术分析间作玉米根际土壤微生物群落结构及其多样性,并进行玉米产量、病害发生与根际微生物变化之间的相关性分析。【结果】间作玉米产量显著高于单作玉米产量(P<0.05);与单作相比,间作后玉米锈病、玉米灰斑病、玉米小斑病和玉米大斑病的病情指数显著降低;间作可提高玉米根际土壤微生物多样性指数(真菌和细菌Observed_species指数、Chao1指数和Shannon指数)。差异OTUs分析结果显示:细菌中276个OTUs在玉米大豆间作中显著富集,251个OTUs在玉米单作中显著富集,芽单孢菌属(Gemmatimonas)和溶杆菌属(Lysobacter)等菌属的数量在玉米大豆间作中显著升高,伯克氏菌属(Burkholderia)和鞘脂菌属(Sphingobium)等菌属的数量显著降低;真菌中146个OTUs在玉米大豆间作中显著富集,141个OTUs在玉米单作中显著富集,被孢霉属(Mortierella)和壶菌属(Spizellomyces)等菌属丰度在玉米大豆间作中显著升高,而镰刀菌属(Fusarium)和梭杆菌属(Monographella)等菌属丰度显著降低。功能注释结果显示:玉米大豆间作能使玉米根际土壤中具有促进氮元素转化、有机物分解和改善土壤结构功能的有益微生物的丰度增加,而注释到潜在致病菌有害微生物丰度降低。【结论】玉米大豆间作改变了玉米根际微生物的群落结构,提高了细菌和真菌的多样性,使根际土中有益微生物数量增加,同时潜在致病菌等有害微生物数量降低,提高了玉米的抗病能力,增加了产量。

云南芒果采后炭疽病病原菌的鉴定及室内生防菌的筛选

随着对云南芒果需求量的增加,其种植面积日趋扩大,并不断引入新品种,这也导致云南省芒果炭疽病害发生日趋加重。为了有针对性地开展芒果炭疽病的生物防治,采用组织块分离法分离芒果采后炭疽病病原菌,通过形态学观察初步鉴定,并遵循柯赫氏法则对病原菌进行验证。随后,利用rDNA-ITS序列和系统发育树分析明确病原菌的分类学地位。最后,采用5种生防细菌对病原菌进行拮抗试验。通过对芒果采后炭疽病病原菌进行分离鉴定,确定胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)是引起云南芒果采后炭疽病的病原菌,该菌株内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)序列长度为536 bp,登录号为MH744668;5株生防细菌对芒果炭疽病病原菌都有一定的抑菌作用,具有较好的生防开发潜能,其中抗生素溶杆菌L-44的抑菌效果最好,抑制率达53.7%。研究结果为云南省芒果采后病害的生物防治提供了新的思路。

云南省水稻细菌性条斑病菌的致病型划分和水稻抗性资源的鉴定

为明确云南省水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)的致病力分化以及不同类型水稻品种对Xoc的抗感特性,通过针刺接种法将云南省8个稻区采集的86株Xoc菌株,接种于6个携带不同抗性基因的水稻鉴别品种(IRBB4、IRBB5、IRBB14、IRBB18、IRBB21和IR24)。根据这些菌株在鉴别品种上的毒力差异进行了UPGMA聚类分析,将其划分为9个致病型(Ⅰ型~Ⅸ型)。其中,Ⅰ型为优势菌群,分布频率为50.5%。对不同稻区的优势菌群进行分析,发现云南省各稻区Xoc的致病型呈多样性分布,以强毒力的Ⅰ型为高频率致病型。选用Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅵ型代表菌株对云南省的80个主栽和区试水稻品种进行抗性评价,对3个致病型表现抗性的材料比例分别为30.0%、35.0%和57.5%。筛选出9个对3种致病型都表现为抗性的品种,其中"Deyou16"和"Changgui2"表现为高抗。研究结果可为云南省防治水稻细菌性条斑病的水稻区域性布局和抗性品种的利用提供理论依据。

云南猕猴桃细菌性溃疡病病原菌鉴定

为明确云南省发生的猕猴桃溃疡病种类,通过田间发病症状、菌落形态、致病性测定、Biolog分析,16S rDNA序列分析比较,对疑似猕猴桃溃疡病病原菌进行鉴定。结果表明:病原菌接种可引起烟草过敏反应,同时在猕猴桃叶片表面形成带有黄色叶晕的不规则褐色斑点,将菌株测序序列与现有的丁香假单胞菌菌株的16S rDNA序列构建进化树,结果显示病原菌与丁香假单胞猕猴桃致病变种聚在同一分支上。以上表明云南省猕猴桃溃疡病病原菌为丁香假单胞猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae pv. actinidiae)。这是云南省首次报道由Pseudomonas syringae pv. actinidiae引起的猕猴桃细菌性溃疡病。