橡胶草种植前后土壤微生物细菌多样性研究(Ⅰ)——基础分析

[目的]对开垦荒地种植橡胶草前后的土壤微生物细菌多样性进行454测序技术并对基础数据进行分析,探求利用边际土地进行战略能源作物种植的可行性.[方法]通过蛇形取样法对土壤样品采集、用试剂盒提取土壤微生物总DNA、选择细菌16SrDNA V3 ～ V1区,进行引物设计与PCR预扩增,采用454测序技术获得数据序列并优化,用R软件进行指数多样性等基础分析.[结果]样品总DNA无蛋白质和RNA污染,PCR预扩增出500 bp左右的细菌16S rDNA.454测序序列优化序列占有效序列的90％以上,在97％相似性水平下的指数多样性显示橡胶草种植后土壤细菌OTU数目较多;Shannon-Wiener曲线和稀释性曲线显示,当测序序列细菌超过15 000时曲线趋向平坦.[结论]试验测序数据可以反应样品中绝大多数微生物信息,此次取样的数量比较合理,细菌丰富度高.

绿色能源植物橡胶草的最佳收获期研究

为了确定大规模种植橡胶草(Taraxacum kok-saghyz Rodin)的最佳收获期,利用栽植的橡胶草进行试验,通过测定不同年份、不同生长时期橡胶草的生物量、橡胶含量,计算得到单株橡胶草的橡胶产量,对比分析后,认为橡胶草的最佳收获期为生长第2年的结实期,这可为今后橡胶草大面积种植、橡胶草提取橡胶的工业化提供理论依据。

橡胶草种植前后土壤微生物细菌多样性研究(Ⅱ)——高级分析

[目的]研究橡胶草种植前后土壤微生物细菌的多样性。[方法]对大田种植橡胶草前后的土壤理化性质进行考察,并通过454测序技术对土壤微生物细菌多样的数据序列进行高级分析。[结果]橡胶草种植后土壤的全氮和全磷略高于种植前,有机质稍有下降。土壤细菌的OTU数在橡胶草种植前后相差不大。群落结构分析表明,橡胶草种植前后的细菌组成大致相同,但各物种所占比例有差异,大多数的细菌是不可培养的,其中与氮有关的菌属柱状区所占比例最大。PCA主成分分析表明橡胶草种植前后土壤微生物群落在细菌水平上相近,这个结果与群落分布柱状图相吻合。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、土壤含水率、土壤全氮和全磷与细菌呈正相关,土壤容重与细菌呈负相关。[结论]试验测序数据表明,橡胶草种植前后的土壤微生物细菌在OUT水平上多样性丰富,在属的水平上群落结构组成相近,种植橡胶草后土壤理化性质发生了改变。

橡胶草组织培养条件的优化

以橡胶草为试验材料,探究种子的最佳表面消毒方法和不同植物生长调节剂对不定芽分化与生根的影响。结果表明:经过70%乙醇40 s和20%次氯酸钠10 min的表面消毒处理后,橡胶草种子的污染率最低,萌发率最高;当NAA浓度为0.1 mg/L,6-BA浓度为0.5 mg/L时,利于不定芽分化;当NAA浓度为0.3 mg/L时,利于橡胶草生根。不同外植体诱导不定芽分化的情况:根最快但易出现玻璃化现象;叶柄较快并有少量玻璃化发生;叶最慢且没有玻璃化现象出现。

橡胶草遗传转化体系优化及HbEIN3-1转基因橡胶草的获得

以橡胶草为试验材料,研究不同消毒处理对橡胶草叶片和种子的影响及农杆菌共培养时间对外植体成活率、再生芽诱导、转化效率的影响,优化了橡胶草遗传转化体系并获得HbEIN3-1转基因橡胶草植株。结果表明:对橡胶草种子进行消毒的效果整体优于对橡胶草叶片进行消毒的效果,以经70%乙醇40 s+20%NaClO 10 min消毒的橡胶草种子生长出的无菌苗叶片作为外植体利于遗传转化。随着农杆菌共培养时间延长,会提高橡胶草愈伤组织的褐化率,降低成活率,减少分化芽数量,但转化效率会有提升,综合比较,农杆菌共培养时间为3 d最佳。通过该体系将橡胶树产胶关键基因HbEIN3-1转化到橡胶草中,经Basta抗性筛选和PCR鉴定,成功获得HbEIN3-1转基因橡胶草植株,阳性率为71.4%,转化率为70.6%。研究结果为橡胶草高效遗传转化体系的建立及橡胶树HbEIN3-1功能研究提供实验基础。