猕猴桃内生细菌群落结构演替及溃疡病拮抗菌筛选的研究

扫码查看

原文链接

NETL

中文摘要：猕猴桃产业是湘西地区农民脱贫致富的支柱产业之一，但是近些年猕猴桃溃疡病频发，大量果园被毁，给当地农民造成巨大的经济损失，严重影响该产业的发展，亟需寻求快速有效和环境友好的防治技术。内生细菌在保护宿主植物免受病虫害侵袭、促进生长和提高抗逆性中发挥重要作用，是生防菌剂研发的重要种质资源。在前期的调查中，发现在出现猕猴桃溃疡病病情的猕猴桃种植园中存在仍保持健康状态的猕猴桃植株。由此推测在溃疡病菌感染后仍健康的猕猴桃内生细菌群落中是否存在拮抗猕猴桃溃疡病菌的细菌类群。目前关于猕猴桃溃疡病发生中其内生微生物的作用机理，微生物群落如何演替等问题的研究均未涉及。基于此，本研究以湘西地区主要猕猴桃种植区溃疡病频发的果园为采样地，分萌芽期、生长期和果实成熟期3个阶段收集患病和健康的猕猴桃枝条与叶片样品，开展了以下研究：（1）通过宏基因组测序，研究了3个时期患病与健康猕猴桃枝条内生细菌群落结构和变化规律，及各时期患病与健康猕猴桃枝条内生细菌相对含量差异和特有类群。发现患病样品内生细菌分布于6个门、9个科、10个属，健康样品内生细菌分布于6个门、8个科、8个属。在属水平，患病枝条中的优势类群是Streptophyta、未分类细菌、未分类的肠杆菌（unclassified_Enterobacteriaceae）；健康枝条中的优势类群为Streptophyta、未分类细菌、不动杆菌属（Acinetobacter）。患病枝条样品中存在其特有类群草酸杆菌科（Oxalobacteraceae），紫色杆菌属（Janthinobacterium）和布丘氏菌属（Buttiauxella）。这些差异或者特有类群可能与猕猴桃溃疡病发生正相关。假单胞菌属（Pseudomonas）细菌类群在健康与患病的猕猴桃枝条中存在丰度差异，主要在萌芽期和生长期，患病枝条样品中假单胞菌丰度高于健康枝条，但在果实成熟期未检测出，与健康样品对应时期一致。这些变化趋势与猕猴桃溃疡病发生过程相吻合。（2）通过对猕猴桃患病与健康叶片样品内生细菌群落结构解析，发现患病样品内生细菌分布于13个门、36个科、35个属；健康样品内生细菌分布于13个门、36个科、36个属。在科水平，患病叶片中的优势类群是Chloroplast、莫拉氏菌科（Moraxellaceae）、未分类细菌；健康叶片中的优势类群是Chloroplast、莫拉氏菌科（Moraxellaceae）、芽孢杆菌科（Bacillaceae_1）。在属水平，患病叶片中的优势类群是Streptophyta、不动杆菌属（Acinetobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）；健康枝条中的优势类群是Streptophyta、不动杆菌属（Acinetobacter）、芽孢杆菌属（Bacillus）。分析3个时期间两种样品差异类群和特有类群，可知患病与健康猕猴桃叶片中内生细菌差异类群主要集中在厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）及拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）。患病叶片样品中含特有类群黄色单胞菌属（Xanthomonas），健康叶片样品中特有类群为梭菌属（Fusobacterium）和卟啉单胞菌属（Porphyromonas）。推测黄色单胞菌属内生细菌可能协助猕猴桃溃疡病的发生，梭菌属和卟啉单胞菌属细菌在叶片的生长发育及抵御猕猴桃溃疡病菌侵袭过程中发挥积极作用。根瘤菌科（Rhizobiaceae）、黄色单胞菌科（Xanthomonadaceae）细菌类群的相对含量在患病叶片样品中生长期--果实成熟期呈下降的变化趋势，但在健康叶片样品中出现了明显的上升趋势，推测这些类群与猕猴桃共生进化，与猕猴桃溃疡病菌呈竞争关系。（3）通过传统培养方法，从健康猕猴桃枝条及叶片中分离得到81株内生细菌，基于16SrRNA基因序列分析初步鉴定属于4个门、19个科、25个属。经牛津杯拮抗实验对分离得到的内生细菌进行筛选，获得9株对猕猴桃溃疡病菌有拮抗效果的内生细菌；经过系统发育分析，初步确定其中3株为类芽孢杆菌属（Paenibacillus），4株为芽孢杆菌属（Bacillus），3株为葡萄球菌属（Staphylococcus），1株为分支酸杆菌属（Mycolicibacterium）。证实了关于健康猕猴桃中存在具有拮抗猕猴桃溃疡病功能的内生细菌的假设。研究工作揭示了患病与健康猕猴桃内生细菌群落结构差异，阐明了猕猴桃溃疡病发生过程中内生细菌群落变化的规律，拓宽对猕猴桃细菌性溃疡病发生机制的理解，为猕猴桃溃疡病生防策略的制定提供重要理论依据。抗溃疡病拮抗菌株的筛选为猕猴桃溃疡病生防制剂的研发积累种质资源。

作者：

汪琳罗沙

展开 >

关键词：

猕猴桃溃疡病内生细菌群落结构种群丰度拮抗菌

授予学位：

硕士

学科专业：

生物学

导师：

彭清忠

学位年度：

2022

学位授予单位：

吉首大学

语种：

中文

中图分类号：