水稻根系内生细菌对未来大气co2浓度升高的响应水.pdf

第 50卷 第 6期 土 壤 学 报 V01．5O．NO．6 2013年 11月 ACTA PEDOLOGICA SINICA NOV．．2013 DOI：10．11766／trxb201302060073 水稻根系内生细菌对未来大气 CO2 浓度升高的响应水 任改弟 张华勇 林先贵 朱建国 贾仲君” (1土壤与农业可持续发展国家重点实验室 (中国科学院南京土壤研究所)，南京 210008) (2中国科学院大学 ，北京 100049) 摘 要 针对中国FACE(FreeAirCO，Enrichment)平 台的镇籼 96、扬稻 8号 、II优 084和扬两优 6号 四种水稻品种 ，采用新一代高通量测序技术 ，研究 了水稻根系 内生菌的整体微生物群落对未来大气 CO，浓度 升高的响应 。结果表明，水稻 内生菌群落 中 ，Y一变形菌纲的肠杆菌科相对丰度最高，占整体微生物群落 的 30．8％ ～59．8％。对于镇籼96、扬稻 8号和 II优084三种水稻 品种 ，大气 CO，浓度升高可能抑制 了数量上 占 优势 的微生物菌群 (优势菌群)生长 ，而促进了数量上不 占优势的微生物菌群 (稀少菌群)繁殖 。例如 ，对于 II 优 084品种 ，相对丰度高于 14．6％的4种水稻 内生菌为肠杆菌科 、假单胞菌科、黄单胞菌科和气单胞菌科 ，大 气 CO 浓度升高，这些优势菌群 的相对丰度之和由74．8％降为67．2％；相反 ，稀少菌群主要 由鞘脂杆菌科、丛 毛单胞菌科 、黄杆菌科及草酸杆菌科组成 ，其相对丰度之和则 由4．13％增至 16．9％，其 中，与对照相 比，鞘脂 杆菌科相对丰度增加 比例高达344倍 ，是大气 CO，浓度升高的最敏感微生物类群 。但对于水稻 品种扬两优 6 号，根系内生菌对大气 CO 浓度升高的响应模式与其他三种 品种不完全一致。这些研究结果表明，微生物的 相对丰度可能是影响水稻根系 内生菌对大气 CO，浓度升高响应 的重要 因素 ，为研究全球变化下整体微生物 结构与功能的演变规律提供 了一定的依据。 关键词 高通量测序 ；微生物群落 ；植物内生菌 ；FACE 中图分类号 Q938．1 文献标识码 A 植物内生菌是一类生活在植物组织 内部 、对植 泛参与了多种 营养元素的生物地球化学循环。全 物组织不引起明显病害症状 的微生物… ，这些微生 球气候变化 (比如大气 CO，浓度升高)可能对生态 物在植物生长和健康等方面发挥 了重要作用。近 系统中微生物驱动的生态过程产生重要影 响。然 年来 ，植物内生菌 因其在固氮 。、防病 、促生 、 而 目前研究大 多集 中于土壤微生物群落对全球气 强化植物修复污染环境 等方面的优势而受到广 候变化的响应与适应 “，全球变化下植物内生菌 泛关注。事实上 ，植物组织 内部具有丰富的微生物 的响应与适应规律研究较少。水稻是世界上最重 资源。 目前 已经 从 甘 蔗 (Saccharum officinarum 要的粮食作物之一 ，是世界上 50％以上人 口的粮食 L_)H 、玉 米 (Zaymays) 、水 稻 (Oryza sativa 之源。研究水稻根系 内生菌 的微生物群落结构和 L_) 等禾本科农作物中发现了多种具有 固氮功能 组成及其对未来大气 CO，浓度升高 的响应是农业 的内生细菌。然而 ，由于研究手段 的限制 ，目前 国 可持续发展的重要 内容之一。 目前 已有利用传统 内外主要集 中于特定 内生菌对植物 的固氮 、抗病 、 的可培养的方法 。’ 、克隆文库方法 ¨ 、变性梯 促生等作用的研究，在整体微生物群落水平的研究 度凝胶 电泳 (Denaturinggradientge