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野生鸡油菌不同部位细菌群落结构及其促生功能研究

葛伟

野生鸡油菌不同部位细菌群落结构及其促生功能研究

葛伟1
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作者信息

  • 1. 贵州大学
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摘要

鸡油菌Cantharellus cibarius是隶属于担子菌门的一类珍贵的外生菌根真菌,具有重要的药食两用价值、经济价值和生态效益,广泛分布于我国多个地区。由于鸡油菌独特的进化史和人工驯化等问题吸引了诸多研究者对其生态学、生物学以及系统发育学展开了大量研究。研究表明,细菌在鸡油菌菌种分离、不同生长阶段等过程中广泛存在,但其具体作用机制和发挥的功能尚不清楚。本文运用传统分离培养方法结合高通量测序技术研究了采自贵州省贵阳市乌当区羊昌镇、花溪区孟关乡和高坡乡三个样地野生鸡油菌子实体及菌圈土壤样本中共生细菌的群落多样性及其组成,同时运用核心微生物组方法鉴定了不同部位的核心细菌组成员并比较分析其组成和潜在功能差异,以期明确鸡油菌共生细菌在不同结构部位上的分布及潜在功能有无差异。此外,对子实体和菌圈土壤样本可培养细菌进行了多样性、群落组成分析以及潜在固氮、解磷功能菌株的筛选。主要研究结果如下: (1)不同地区野生鸡油菌子实体和菌圈土壤部位均存在丰富的细菌群落,但在物种组成、核心细菌组成员鉴定和潜在功能类群上存在明显差异。基于高通量测序技术,对我国贵州省贵阳市三个不同地区的鸡油菌子实体和菌圈土壤细菌群落组成及多样性研究表明,鸡油菌子实体主要定殖细菌类群为变形杆菌门Proteobacteria和拟杆菌门Bacteroidetes,主要以根瘤菌复合体Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、噬几丁质菌属Chitinophaga为主。菌圈土壤均以变形杆菌门和放线菌门Actinobacteria等为主,其中,慢生根瘤菌Bradyrhizobium和分枝杆菌属Mycobacterium等更占优势。基于MetaCoMET平台进行核心细菌组成员鉴定发现,野生鸡油菌子实体部位核心细菌组成员主要有30个属,而菌圈土壤部位则多达190个核心细菌组成员,组成上存在较大差异。运用FAPROTAX功能注释平台对子实体和菌圈土壤核心细菌组成员的功能进行注释发现,子实体核心细菌组潜在功能主要集中在氮素营养以及芳香族化合物代谢等;菌圈土壤核心细菌组潜在功能更偏向复杂有机物分解及矿物营养吸收,同时具有防御土壤环境中病虫害侵染等。基于传统经典分离方法对三个地区的鸡油菌子实体部位和菌圈土壤可培养细菌群落组成和多样性进行分析,结果表明,鸡油菌子实体中分离获得的细菌群落组成高度相似,均以假单胞菌属Pseudomonas细菌为最多,而菌圈土壤可培养细菌以芽孢杆菌属Bacillus细菌为主。子实体和菌圈土壤可培养细菌的潜在功能类群与核心细菌组潜在功能类群较为类似,皆出现了功能分化趋势。 (2)不同地区的野生鸡油菌子实体和菌圈土壤细菌菌群(多样性、优势属相对丰度、可培养细菌分离频率及核心细菌属)与土壤理化性质均存在不同程度的相关性。研究结果显示,土壤pH值、速效磷AP和全磷TP与鸡油菌子实体和菌圈土壤可培养细菌类群、高通量优势属以及核心细菌类群关联性最大,其次为有机质SOM。冗余分析发现,子实体的可培养细菌与高通量细菌Shannon指数和Simpson指数仅与土壤pH、总氮TN、总磷TP及速效磷AP呈正相关性,与全钾TK、速效钾AK、有机质SOM等呈负相关。然而菌圈土壤可培养细菌和高通量测序细菌群落的Shannon指数与土壤SOM、TN、TK、AN、AK及AP均呈正相关关系,与pH值呈负相关。这表明,鸡油菌子实体细菌多样性主要受pH、N和P等环境理化因子的影响,而菌圈土壤细菌群落多样性受到更多土壤理化因子的影响。 (3)野生鸡油菌子实体和菌圈土壤中均存在丰富的固氮、解磷细菌菌株。从野生鸡油菌子实体和菌圈土壤中分离获得287株可培养细菌,其中有9株能在Burk’s无氮培养基上稳定生长,对其定量固氮能力进行了初步测定,发现N2菌株的固氮值最大(27.1768mg/L),其次为N4(24.2228mg/L)、N6(23.9274mg/L)、N7(23.9274mg/L)和N8菌株(20.9734mg/L),它们大多属于泛菌属Pantoea、克雷伯氏菌属Klebsiella、肠杆菌属、类芽孢杆菌Paenibacillus、假单胞菌属及根瘤菌属Rhizobium等,表明其可能具有潜在固氮功能。本研究采用透明圈法初步分离获得具有降解无机磷能力的细菌菌株7株,其中P4菌株的解磷量最大(144.965mg/L),其次为P2(123.96mg/L)、P5(111.595mg/L)和P1(99.59mg/L),它们分属于美洲爱文氏菌Ewingella americana(P4)、成团泛菌P.agglomerans(P2)、荧光假单胞菌P.fluorescens(P5)和阿氏肠杆菌E.asburiae(P1),其可能在鸡油菌生长发育中有一定的促生作用。 综上所述,本研究揭示了野生鸡油菌不同部位细菌的群落结构、多样性、核心细菌组、潜在生态功能及其与土壤理化性质的关联,并初步筛选了一些具有固氮、解磷促生功能的菌株,为进一步解释鸡油菌与细菌间的相互关系提供了基础性信息补充和科学依据。

关键词

野生鸡油菌/共生细菌/土壤理化性质/促生功能/高通量测序

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授予学位

硕士

学科专业

生态学

导师

韩燕峰

学位年度

2022

学位授予单位

贵州大学

语种

中文

中图分类号

Q94
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