水稻根系微域微生物组的组装及其对不同水稻品种的响应

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植物的各项生命活动与其根系微生物组密不可分,且根系微生物组的组装受到植物基因型的影响,为探究中国典型水稻品种的根系微域微生物组的组装机制及不同水稻品种根系微生物组的差异,本研究以田间条件下种植的水稻为研究对象,采集田间非根际、根际、根表以及根样品,基于高通量16S rDNA扩增子测序技术,利用微生物群落多样性分析、群落结构组成分析、功能预测及网络分析等方法,研究了水稻根系微域微生物群落的组装规律,探寻了水稻根系微域微生物组的品种差异。主要得到以下结论:(1)水稻根系微域微生物组的组装过程呈现一定的规律性。从非根际土壤到水稻根系不同部位的组装过程中,微生物群落的多样性逐渐下降,不同根系部位之间微生物群落差异逐渐增大,受到根系影响逐渐增强。在此过程中,变形菌门(Proteobacteria)与厚壁菌门(Firmicutes)占比逐渐增多,与碳、氮利用相关的代谢途径相对增加。且通过网络分析发现,不同根环境的微生物互作网络具有明显不同,不同根系环境的关键节点逐渐向变形菌门(Proteobacteria)占比高的微生物类群组成趋近,根系微域微生物组从非根际向根内的组装过程中微生物群落具有显著差异。(2)粳稻和籼稻的根系微域微生物组的组装过程存在差异。粳稻相较于籼稻有着更高的微生物群落多样性,而籼稻对微生物群落的招募和富集作用更强。与粳稻相比,籼稻不同根系栖息环境的微生物群落相较于田间非根际土壤具有更多的差异OTUs。籼稻品种的微生物群落在组装过程中,增加了更多的碳、氮相关代谢途径,而粳稻表现出更强的异质物质降解代谢能力。根据构建共发生网络发现,相较于籼稻,粳稻的微生物互作网络更加复杂。网络的的关键节点OTUs具有明显不同,粳稻表现为模块间高度连通;籼稻的网络关键节表现为模块内高度连通。
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