摘要
球果假水晶兰（Cheilotheca humilis (D. Don) H. Keng）是鹿蹄草科（Pyrolaceae）假水晶兰属（Cheilotheca Hook. f.）的多年生草本腐生植物，全株无叶绿素，自身不能进行光合作用，其生长发育依赖从根际微生物中获取碳源等养分。但究竟哪些根际微生物在球果假水晶兰的生长发育中提供碳水化合物等养分尚不清楚。因此，本研究以幼芽期和开花期的球果假水晶兰为材料，通过根际宏基因组测序鉴定微生物的群落组成和多样性、利用微生物纯培养的方法分离鉴定水晶兰根际和根部微生物，最终筛选出在球果假水晶兰生长发育过程发挥作用的潜在菌根真菌。获得的主要研究结果如下： （1）对用于实验的水晶兰材料进行物种形态学观察及子房解剖鉴定，确定其属于球果假水晶兰；对球果假水晶兰的鸟巢状根部进行石蜡切片，番红-固绿染色后部分细胞内含有绿色球状的后含物，且分布较散，用于储藏营养物质。 （2）宏基因组学分析表明，幼芽期和开花期的球果假水晶兰的根际微生物均具有多样性，且开花期根际中物种的丰度和群落的均匀度都更高。特别值得关注的是，幼芽期和开花期根际中的优势菌属和共有菌属均为有促生长作用的假单胞菌属（Pseudomonas）；幼芽期和开花期根际中的优势菌种和共有菌种均为红微菌属（Rhodomicrobium）光合细菌。推测这些优势菌属和光合细菌等优势菌种的协同作用为球果假水晶兰的生长发育提供所需的碳源等营养物质。 （3）从球果假水晶兰根际中共分离获得27株根际真菌和40株根际细菌。其中，27株根际真菌归属为伞状霉属（Umbelopsis）、青霉属（Penicillium）和被孢霉属（Mortierella）等7个属，而伞状霉属（Umbelopsis）为球果假水晶兰根际中的优势菌属（占比 40.74%）；40 株根际细菌归属为类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、赖氨酸芽孢杆菌属（Lysinibacillus）、假单胞菌属（Pseudomonas）、根瘤菌属（Rhizobium）、贪铜菌属（Cupriavidus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、无色杆菌属（Achromobacter）、布鲁氏菌属（Brucella）和微球菌属（Micrococcus） 9个属，而类芽孢杆菌属为球果假水晶兰根际中的优势菌属（占比42.50%）。球果假水晶兰根际中存在假单胞菌属（Pseudomonas）、根瘤菌属（Rhizobium）、芽孢杆菌属（Bacillus）、无色杆菌属（Achromobacter）、微球菌属（Micrococcus）等多种植物根际促生菌（plant growth promoting rhizobacteria, PGPR）。推测上述分离的优势菌属和植物根际促生菌在球果假水晶兰的生长发育过程中发挥作用来支持其获得营养物质。 （4）从球果假水晶兰鸟巢状的菌根中共分离获得49株内生真菌和17株内生细菌。其中，49株内生真菌归属为伞状霉属（Umbelopsis）、镰刀菌属（Fusarium）和青霉属（Penicillium）等21个属，而伞状霉属为球果假水晶兰根部中的优势菌属（占比32.61%）；尤为重要的是，分离获得了 1 株菌根真菌（mycorrhizal fungus） （ GenBank 登录号：PP475394 ）。17 株内生细菌归属为类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、勒克氏菌属（Leclercia）和肠杆菌属（Enterobacter）等9个属，而类芽孢杆菌属为球果假水晶兰根部中的优势菌属（占比28.57%）。此外，球果假水晶兰根部中的优势菌属与根际中的优势菌属一致，均为伞状霉属和类芽孢杆菌属。推测上述分离的优势菌属和菌根真菌在球果假水晶兰的生长发育过程中起着至关重要的作用。 整合宏基因组测序、根际和根内微生物分离的结果，幼芽期和开花期的根际均含有植物生长促进细菌假单胞菌和根瘤菌，推测这些菌种在球果假水晶兰的生长发育过程中发挥重要作用。 本研究解析了球果假水晶兰根际微生物的群落结构和物种组成，揭示了球果假水晶兰根际和根部中微生物的多样性，筛选到了对球果假水晶兰生长发育具有潜在影响的菌根真菌。研究结果有助于深化对非光合作用植物球果假水晶兰与菌根真菌互作分子机理的认知。
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