象草叶片花青素含量与叶际细菌群落的相关性分析

花青素又称为花色素,是植物黄酮类次生代谢产物。大量研究表明,花青素在调控植物的抗逆反应中起着重要作用,但花青素是否影响植物的叶际细菌仍未知。为探究叶片花青素与叶际细菌间的相关性,本研究以花青素含量高的紫色象草(Pennisetum purpureum cv. Purple, Purple)及花青素含量低的矮象草(P. purpureum cv. Mott, Mott)为研究材料,通过对叶片花青素含量进行定量分析,利用16S rRNA高通量测序对其叶际细菌群落结构及相对丰度进行分析,比较紫色象草和矮象草叶际细菌群落结构的差异性。结果表明:紫色象草叶片的花青素含量是矮象草的近20倍。紫色象草和矮象草的叶际细菌α多样性无显著差异,但是β多样性差异较大。操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)水平的相对丰度主成分分析结果表明,紫色象草和矮象草的叶际细菌群落组成呈显著差异。与矮象草相比,紫色象草叶内生变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度更高。在叶表附生微生物中,紫色象草中的异常球菌-栖热菌门(Deinococus-Thermus)相对丰度更高,而矮象草的拟杆菌门和厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度更高。OTU水平的微生物群落组成分析(analysis of composition of microbiomes, ANCOM)、属水平的相对丰度差异分析及其与花青素含量的相关性分析结果显示,2种象草叶表面的甲基杆菌属(Methylobacterium)、(Unclassified_Methylobacteriacea)和异常球菌属(Deinococcus)的相对丰度与其花青素含量呈正相关,且紫色象草中的相对丰度显著高于矮象草。综上,紫色象草和矮象草叶表面附生细菌群落存在显著差异。本研究探索了不同花青素含量象草叶际细菌群落的差异性,为研究紫色象草的优异饲用价值提供新思路,为解析植物次生代谢物与叶际微生物的关系提供理论依据。