【摘 要】
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海稻86(Sea Rice 86,SR86)是一种特异的水稻种质资源,鉴于该水稻耐盐、耐淹能力强,因此具有很高的科学研究和应用价值。然而,目前关于SR86耐盐机制的报道相对较少,尤其是关于SR86根际微生物对植株耐盐过程的作用鲜有相关机制报道。因此,本论文以SR86为研究对象,旨在通过根际微生物多样性、根际代谢组及生物信息学分析,系统阐明盐胁迫对SR86根际微生物及其代谢物的影响,并基于纯培养技术
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海稻86(Sea Rice 86,SR86)是一种特异的水稻种质资源,鉴于该水稻耐盐、耐淹能力强,因此具有很高的科学研究和应用价值。然而,目前关于SR86耐盐机制的报道相对较少,尤其是关于SR86根际微生物对植株耐盐过程的作用鲜有相关机制报道。因此,本论文以SR86为研究对象,旨在通过根际微生物多样性、根际代谢组及生物信息学分析,系统阐明盐胁迫对SR86根际微生物及其代谢物的影响,并基于纯培养技术分离获得可促进SR86植株耐盐的根际微生物菌株。本研究以三叶一心期SR86幼苗为研究材料,首先选择稀释后的海水与农田土壤建立稳定的盐胁迫条件,确定其耐盐范围;随后,将SR86幼苗移栽至0(非盐胁迫)、0.2%、0.4%盐度处理下,培育15天后采集SR86幼苗的根际土壤和非根际大田土壤。一方面,通过高通量测序与生物信息学分析确定盐胁迫对SR86根际微生物多样性及相关代谢物的影响;进一步通过共现性网络分析和微生物多样性-代谢组关联分析,获得可能参与促进SR86植株耐盐的关键根际微生物种属与相关代谢物信息。另一方面,在初步阐明SR86根际微生物促进植株耐盐的基础上,分离获得可促进SR86耐盐的根际微生物菌株,并对菌株进行促耐盐机制研究。结果表明,SR86幼苗在盐度≤0.4%(w/v)条件下存活率可达95.0%以上,但随着盐度的升高,存活率迅速下降的同时生长发育也出现了的胁迫响应。微生物多样性在盐胁迫下发生了显著差异,并且盐胁迫增加了根际微生物多样性。不同盐度的SR86植物根际土壤中的代谢物是高度复杂的混合物并存在显著差异,差异表达的根际代谢物以脂类及其衍生物为主。后续分析发现,根际微生物在盐胁迫条件下呈现显著的模块化,并从中确定了15个核心微生物种属,推测特定的代谢物可能会招募特定的关键类群或特定的关键类群可能会产生特定的产物来促进植物的耐盐性。除此之外,本研究分离获得了四株能够提高植物耐盐性的根际微生物菌株。实验结论为以下三点:(1)SR86可以在≤0.4%盐度下成活率达到95.0%以上,当盐度升高至0.5%时,SR86成活率下降至71.7%;同时,随着盐度的升高,植株表现出不同程度的盐胁迫响应。(2)盐胁迫可以显著改变根际细菌的多样性和根际代谢物的组成,多个根际细菌类群可能作为关键类群参与了SR86对盐胁迫的响应;进一步,通过生物信息学分析,确定了在盐胁迫条件下SR86根际微生物网络特征,并确定了其中的15个关键微生物节点;代谢物中的脂质及其衍生物形成膜保护层,可通过结合Na+保护SR86减缓盐胁迫的影响,并在阴离子通道阻滞剂(IAA-94)的作用下将Cl-阻断在根细胞之外。(3)获得了四种能够增强SR86耐盐性的根际促生菌株,其中越南蔷薇菌RL-WG62号菌株的促耐盐效果最好,接种该菌后显著降低了植株盐胁迫下的脯氨酸和丙二醛含量,显著提高了盐胁迫与非盐胁迫下植株的叶绿素含量和干重,说明RL-WG62不仅是促耐盐菌,还是一株植物促生菌。
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