应用16SrDNA克隆文库解析苏铁珊瑚状根内生放线菌种群多样性

苏铁为古老孑遗植物，被誉为“植物界的大熊猫”和“活化石”。为了研究苏铁珊瑚状根内生放线菌的多样性，通过16SrDNA克隆文库开展了珊瑚状根内生放线菌种群多样性研究，从16SrDNA克隆文库中随机挑选了164个克隆子进行序列测定，对测序结果进行了Blast对比，结果表明，苏铁珊瑚状根中放线菌多样性十分丰富，存在5个目7个科10个属，主要类群为短小杆菌属Curtobacterium、利夫森氏菌属Leifsonia、考克氏菌Kocuria、鸟氨酸微菌属Ornithinimicrobium、微球菌属Micrococcus、丙酸杆菌属Propionibacterium、链霉菌属Streptomyces、拟诺卡氏菌属Nocardiopsis、芽球菌属Blastococcus；克隆得到的内生放线菌优势菌为短小杆菌属Curtobacterium，其次为拟诺卡氏菌属Nocardiopsis和链霉菌属Streptomyces。其中68株内生放线菌是能分离培养的，经16SrDNA片段测序分析，结果表明这些内生放线菌分别与GenBank中已知属相似性达97％-100％；其余的序列相似性低于97％，表明苏铁珊瑚状根中可能存在着放线菌新种。

苏铁珊瑚状根及根周围土壤中蓝细菌的PCR指纹图谱

以福建苏铁(Cycas revoluta)珊瑚状根及根周围土壤的蓝细菌分离物的悬浮液作为PCR反应的模板,用引物STRRmod、STRRspecial和Hip TG对分离物进行PCR扩增,比较其指纹图谱。结果表明,苏铁珊瑚状根内蓝细菌的指纹图谱不同于其周围土壤中蓝细菌的指纹图谱;也证实了同一地方不同株苏铁根周围的土壤蓝细菌具有多态性,苏铁珊瑚状根的不同分支的蓝细菌也具有多态性。

不同种苏铁珊瑚状根内生微生物多样性及适应性研究

【目的】苏铁(Cycassp.)是珍稀濒危树种,能在干热河谷中长期稳定生存的原因可能与珊瑚状根内生微生物有密切关系。不同种苏铁在同一生境下其珊瑚状根内生微生物种类和群落组成存在怎样的差异性是本研究的科学问题。【方法】采用宏基因测序技术对四川省攀枝花公园内5种同属不同种苏铁珊瑚状根进行了分子鉴定,分析了苏铁间微生物类型、功能基因和代谢通路过程的差异性。【结果】公园内不同苏铁的珊瑚状根内生微生物的优势类群在门水平上基本相同,但相对丰度有差异性。在真菌界水平上的优势类群为担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和隐真菌门(Cryptomycota),在细菌界水平上的优势类群为蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、螺旋体门(Spirochaetes)和放线菌门(Actinobacteria)。不同种的苏铁在真菌界和细菌界的微生物群落相对丰度存在一定差异。蓝细菌门在篦齿苏铁、攀枝花苏铁、华南苏铁和贵州苏铁中的相对丰度远高于宽叶苏铁,而放线菌门和球囊菌门在宽叶苏铁的相对丰度远高于篦齿苏铁、攀枝花苏铁、华南苏铁和贵州苏铁。通过KEGG数据库比对分析发现不同种苏铁间微生物的差异表达基因功能主要与环境适应和能量代谢通路相关。结果表明碳水化合物代谢(carbohydrate metabolism)、氨基酸代谢(aminoacid metabolism)、基因结构的折叠、排列和降解(folding、sorting、degradation)及信号转导(signal transduction)的功能基因较为丰富。【结论】种植于同一地点的不同苏铁的珊瑚状根内生微生物的优势类群在门水平上基本相同,但相对丰度有差异性。珊瑚状根内的蓝细菌和放线菌参与的氮素和碳水化合物合成和代谢过程可能是苏铁适应干热河谷贫瘠环境的重要因素之一。

苏铁与蓝细菌的共生

蓝细菌能与不同进化阶段的植物代表种共生,苏铁是能与蓝细菌共生的唯一的裸子植物。本文从蓝细菌与苏铁超显微结构、共生蓝细菌的多态性、蓝细菌对苏铁珊瑚状根的侵染和研究展望等几个方面阐述了苏铁与蓝细菌的共生关系,认为从分子水平上揭示蓝细菌与苏铁形成共生固氮体系的系统性和共生双方的遗传多样性,不仅具有重要的意义,而且也具有广阔的应用前景。

蓝细菌与福建苏铁(Cycad revoluta)的侵染性重组的研究

将苏铁珊瑚状根及根周围的土壤中分离的蓝细菌分离物与福建苏铁(Cycas revoluta)在实验室条件下进行重组。通过比较重组前后蓝细菌分离物的STRR指纹图谱和16S rRNA的序列得蓝细菌分离物RZHA4能重新侵染苏铁的珊瑚状根。通过NCBI比对,蓝细菌分离物RZHA4的16S rRNA序列与蓝细菌NostocaceaeIL13-1的相似性为99%。