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科研成果

9159金沙游戏场:沙棘放线菌共生结瘤固氮机制研究取得新进展

发布时间:2024-04-07点击率:

沙棘(Hippophae L.)是一种典型的放线菌结瘤固氮植物, 具有重要的药用、食用和生态价值,是我国三北防护林的治沙先锋树种。沙棘根际微生物与植物生长发育和逆境耐受密切相关。因此,探究环境因子对沙棘根系不同区室微生物群落的影响,挖掘沙棘根瘤中优势固氮放线菌,不仅有助于阐述植物与放线菌共生机制,还为筛选植物有益促生菌、提高植物抗逆性提供理论支撑。

研究分析了不同地理区沙棘根瘤内生、根瘤表面土和非根际土中微生物群落的结构组成、网络关联和氮循环途径差异。结合环境因子数据,分析了环境因子对沙棘根系不同室微生物群落的影响。研究发现,沙棘对微生物群落具有明显的选择性过滤作用,从非根际土壤(Shannon指数为9.46,153种相关性)到根瘤表面土(Shannon指数为9.45,122种相关性)再到根瘤内生(Shannon指数为3.91,75种相关性)室,微生物群落多样性和网络复杂性逐级显著降低。根瘤表面土和非根际土壤室微生物群落主要以变形菌门为主(平均占44.98%),而根瘤内生微生物群落以放线菌门(平均占83.11%)为主,并且Frankia sp. EAN1pec为绝对优势种(42.27%~45.92%)。Mantel检验显示,土壤有效钾是对非根际土壤、根瘤表面土和根瘤内生室微生物群落影响最大的环境因子(r > 0.6)。相比于根瘤表面土和根瘤内生室,非根际土壤隔室微生物群落更容易受到环境因素的影响。在根瘤内生室中,Frankia sp. EAN1pec的相对丰度在不同地理区之间无明显差异,且环境因子显著相关性,表明棘决定了自身根瘤内生微生物群落组成,并且不受地理区环境变化的影响。氮循环途径分析表明,Frankia sp. EAN1pec是根瘤内生微生物群落固氮作用的主要贡献菌种(占81.9%~96.9%(图1。

1. 沙棘根瘤、土壤微生物与Frankia sp. EAN1关系模式图


以上研究成果以“High Frankia abundance and low diversity of microbial community are associated with nodulation specificity and stability of sea buckthorn root nodule”为题于近日发表在Frontiers in Plant Science (https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1301447)。论文第一作者为9159金沙游戏场博士研究生刘宏,通讯作者为张建国研究员和何彩云研究员。本研究得到中国林科院基本科研业务费专项资金项目的资助。(何彩云/林业所)



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