黄河三角洲盐生植物内生菌多样性差异及功能基因分析

Endophytes living inside the health of plants, enhancing or imparting host stress tolerance, insect resistance, growth-promoting capabilities. Under salt stress, plants synthesize a large number of osmolytes betaine to resist high salt and low temperatures. Endophytes diversity of plants is am important part of microbial ecology, endophyte diversity analysis in different halophytes are important. Yellow River Delta Natural saline habitats live different halophytes, Our previous study found that endophyte in different lineages halophytes have significant differences, and in which there are new taxonomic halophilic endophyte, and growth-promoting microbes; study also found that betaine aldehyde dehydrogenase of middle halophilic bacteria has halophilic and fast response characteristics. Therefore, this project researches the endophytes diversity in different halophytes, by extracting metagenome and 16S、18S rDNA sequencing and comparison, analyzing the reason of different halophytes with differences in endophyte diversity. Then detecting the types of osmotica and diversity of halophilic bacteria and betaine aldehyde dehydrogenase, we plan to analyze the impact of different halophytes endophyte diversity and possible reasons for the differences. The results obtained not only help to analyze the subject halophytes relationship with microbes, also provide a basis for the development and utilization of endophyte halophiles.

内生菌生活在健康植物内部，能赋予宿主抗逆、促生等能力。盐生植物在盐碱地改良中发挥了重要的作用。盐胁迫条件下，植物合成大量渗透调节物质甜菜碱来抵抗高盐和低温。我们发现，不同盐生植物内生菌差异较大，且存在较多的耐盐、嗜盐菌类群，研究还发现盐生植物内生菌合成甜菜碱的关键酶——甜菜碱醛脱氢酶具有嗜盐和反应速度快的特点。本申请在前期工作基础上，以黄河三角洲同一地区不同盐生植物和不同地区同一盐生植物内生菌为研究对象，通过宏基因组的提取及16S、18S rDNA序列的测序比对，结合传统的平板分离技术，分析不同盐生植物内生菌尤其是耐盐嗜盐菌类群多样性的差异，及盐生植物内生菌的宿主特异性；通过比较不同耐盐植物内生菌的甜菜碱醛脱氢酶的多样性和特点，分析其对植物内生菌多样性的影响。课题取得的研究结果不仅有助于开发盐生植物内生菌资源，还为盐碱地土壤的植物-微生物复合改良以及盐生植物-内生菌相互关系的研究提供基础。

内生菌生活在健康植物的内部，有增强或赋予宿主抗逆、促生等功能。盐生植物在盐碱地的改良中发挥了重要的作用。本课题以黄河三角洲同一地区不同盐生植物和不同地区同一盐生植物内生菌为研究对象，通过宏基因组的提取及16S rDNA序列的测序比对，结合传统的平板分离技术，分析不同盐生植物内生细菌尤其是耐盐嗜盐菌类群多样性的差异。宏基因组测序结果很好的展现了盐地碱蓬中微生物的多样性，从里面检测到了一定的耐盐、嗜盐微生物，实验还发现测序获得的序列中只有0.94%为已知种属的微生物，充分说明盐地碱蓬为尚未探索的特殊生境，本课题对其中两株具有新分类地位的嗜盐菌进行了菌种鉴定。.在宿主盐地碱蓬与内生嗜盐菌的相互关系研究中，本文将内生菌DSM 22428T通过浸染的方法转入宿主植物盐地碱蓬，并进行了生理以及表达谱差异分析。实验结果表明，在盐胁迫条件下，内生菌DSM 22428T对盐地碱蓬的株高、根长、鲜重、干重及叶绿素含量有调控作用，相对来说有促进作用；内生菌DSM 22428T有助于甜菜碱含量的积累，但对于脯氨酸的含量的影响没有规律性。甘氨酸甜菜碱是细菌，植物，动物最有效的无毒渗透保护剂，目前已经对植物中的betB进行了深入研究，且为植物抗逆工程的重点。甜菜碱醛脱氢酶基因序列在不同的物种中有较大差异，因此赋予菌株抗渗透胁迫能力也不相同。项目中将色盐杆菌DSM 22428T甜菜碱醛脱氢酶基因在大肠杆菌中进行了异源表达及功能验证，然后进行了酶的纯化及酶学性质研究。实验结果表明，该酶具有耐盐性，盐浓度为2M时，该酶仍保留40%左右的酶活，说明该酶具有较强的抗高盐浓度的能力。差异表达谱的结果表明，导入内生菌DSM 22428T 后，宿主盐地碱蓬上调表达基因31个，下调表达基因408个。在有效注释的上调表达的基因中，本文发现了细胞色素P450 CPY82家族蛋白，以及非特异性磷脂酶C2蛋白，二者上调表达非常显著。已有的文献数据表明，该两种蛋白在植物受到不同的刺激如病原菌侵染、渗透胁迫、高盐胁迫等时发挥着重要作用。研究结果不仅有助于开发盐生植物内生细菌资源，还为盐碱地土壤的植物-微生物复合改良以及盐生植物-内生菌相互关系的研究提供前期基础.