丹参酮类化合物调控丹参根微生物组的研究

植物根微生物组由根内和根际微生物组成,这些微生物与植物的各项生命活动紧密相关。植物近30%的光合作用产物用于合成根系化合物,已有证据表明它们直接参与调控根微生物的组装。丹参酮类化合物是丹参Salvia miltiorrhiza中主要的脂溶性成分。为了研究该类化合物是否能调控丹参根微生物组,首先鉴定了1株丹参酮含量极低的突变体丹参,突变体中形成丹参酮类母核的第一个关键酶基因SmCPS1的第5个内含子保留,导致基因表达量大幅下降,呈现白根表型。在人工气候室条件下,以种植于营养土和山东丹参基地土的野生型和突变体为研究对象,基于16S rDNA扩增子测序技术,利用多样性分析、组成型分析和网络分析等方法对野生型和突变体根内微生物和根际微生物进行系统比较。结果表明丹参酮类成分显著影响了丹参的根微生物组,且对根内微生物的影响更为显著。野生型和突变体的根内微生物在物种丰富度、优势菌群及菌群共存网络等方面均存在显著差异。丹参酮类化合物对革兰阳性菌如芽孢杆菌纲Bacilli在根内的定殖有一定的排斥作用,而特异吸引革兰阴性菌β变形菌纲Betaproteobacteria和α变形菌纲Alphaproteobacteria的一些特定菌属。该研究从多角度确定了丹参酮类化合物在调控其根微生物组结构的重要作用,为进一步改善丹参微环境从而提高丹参品质及产量提供科学依据。