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大豆生长过程中根系分泌物对根际细菌群落的影响

张志英  
【摘要】:植物根系释放的化合物被认为是塑造根际微生物群落的关键因素,根际微生物群落又直接或者间接的影响植物的健康和营养物质的吸收。到目前为止关于大豆生长过程中根系分泌物的变化,以及大豆根系分泌物对根际微生物的影响的研究相对较少。本论文以温室条件下种植的大豆为研究对象,通过高通量16S r DNA扩增子测序技术和非靶向代谢组学分析,主要开展了以下三方面内容的研究:1、大豆生长过程中根际细菌群落随时间的演替模式;2、大豆生长过程中根系分泌物组分随时间的变化特征;3、根系分泌物在根际细菌群落构建中的作用。结果如下:根际细菌群落的结构与原土不同,且具有独特的时间演替特征。在大豆生长过程中可将根际细菌群落的构建分为两个阶段,第一阶段(1-5周)的菌群为“过渡菌群”,第二个阶段(5-11周)的菌群为“稳定菌群”。在大豆整个生长过程中,Proteobacteria、Acidobacteria和Bacteroidetes在根际中都有相对较高的丰度,并且在群落构建的第一阶段这三个门的相对丰度变化显著,而在第二阶段相对丰度最高的Proteobacteria变化不显著。大豆根系分泌物也具有明显的时间演替规律,属于萜类物质、脂肪酰基类物质、碳水化合物、黄酮类物质、有机酸类物质的化合物最多,并且在大豆生长的第5周、第7周分泌物有最大的积累量。与第一阶段分泌物组成变化高度相关的化合物是黄酮类物质和碳水化合物,与第二阶段分泌物组成变化高度相关的物质是萜类物质。在大豆生长过程中分泌物与细菌群落之间存在显著的相关性,根系分泌物对根际细菌群落的影响主要有“组建”和“稳定”两个过程。在“组建”过程中根系分泌物的主要作用是选择富集微生物,在“稳定”过程中分泌物对根际已经构建好的微生物组进行微调,其主要作用是服务于植物本身,帮助植物吸收营养物质、抵御病原微生物和化感作用等。本研究为大豆生长过程中根际细菌群落组装过程提供了理论基础,并为通过分泌物操控根际细菌群落提供了方向,从而有助于解决植物病害、连作障碍等实际问题。


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