新疆藜科5种盐生植物内生细菌多样性及耐盐促生菌株评价

The endophytic bacteria are closely related to plant growth and development. Especially, they may play a significant role in plant adaptation to adverse conditions, and can greatly enhance plant stress resistance through inoculating beneficial endophytic bacteria. There are lots of halophyte resources distribute in Xinjiang, which may contain special endophytic bacteria. This project mainly use culture-dependent and culture-independent methods 1) to study the diversity of endophytic bacteria by collecting five halophytes of Chenopodiaceae in Xinjiang; 2) to analyse the temporal and spatial distribution characteristics and species compositions of endophytic bacteria of five halophytes in Xinjiang. Eventually, we will establish strains library of endophytic bacteria of five halophytes; Through construct Arabidopsis-endophyte symbiotic system, the interrelationships between growth-promoting bacteria of five halophytes and Arabidopsis at morphological and physiological level will be evaluated, under salt stress condition.

植物内生菌与植物生长发育密切相关，在逆境条件下通过接种有益内生菌可显著增强植物的抗逆性。本项目主要从新疆丰富的盐生植物资源出发，以新疆藜科5种盐生植物为研究对象，利用纯培养和免培养的方法分析新疆盐生植物内生细菌的多样性，探讨新疆地区盐生植物内生细菌的时空分布特征和种群构成，建立新疆盐生植物内生细菌物种资源库；构建拟南芥-内生菌共生体系，从形态、生理和分子水平评估盐分胁迫条件下盐生植物内生促生菌株与植物之间的相互关系，获得优异耐盐促生菌株。

本研究以藜科5种盐生植物为研究对象，通过纯培养和免培养方法解析5种盐生植物相关细菌的时空动态分布格局；评估纯培养菌株的耐盐促生属性，获得优异耐盐促生菌株；结合表型、生理及分子等手段初步解析耐盐促生菌株的协同耐盐机理。结果如下：.1)采用纯培养方法对5种盐生植物进行内生细菌分离，共获得纯培养菌株892株，分布于3门，44科，78属。其时空动态格局分析表明，盐生植物根际和内生细菌多样性随宿主生长发育阶段不同具有显著差异，根际细菌在成熟期生物多样性指数最高，而内生细菌在开花期的多样性指数最高；盐生植物内生细菌多样性随宿主生态部位不同也具有显著差异，且根部＞茎部＞叶部。完成6个潜在新分类单元的多相分类研究，生效发表。2）基于高通量测序技术对盐角草和异子蓬不同生态位、不同发育时期细菌类群进行分析，表明两种植物内生细菌类群主要分属变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门和蓝藻门等5个门，其优势类群是变形菌门。时空动态格局分析表明不同部位相关细菌类群均随宿主生长发育阶段而显著不同，根际细菌多样性在生长发育阶段呈现出苗期≥成熟期>开花期；而内生细菌在生长发育阶段呈现出开花期>苗期>成熟期；同种植物同一发育时期不同生态位相关细菌的多样性也具有不同变化趋势，苗期和成熟期阶段均为根际>根部>茎叶，而开花期阶段不同生态位细菌多样性无显著差异。3）选取310株代表菌株进行促生属性鉴定，筛选获得18株具耐盐促生功能菌株，其中EGI 6500322和EGI 333140表现出显著的耐盐促生能力，生理生化分析表明，盐分胁迫条件下接种两种菌可提高植株叶绿素含量、抗氧化酶活性等，进而提高植株抗盐性。4）转录组数据分析表明，接种菌株EGI 6500322和EGI 333140可产生更多可变剪接事件，影响宿主基因表达；表达上调显著的基因多与植物逆境响应和胁迫抵御有关，进而影响宿主代谢途径，使宿主表现出更强的耐盐性。总之，盐生植物相关细菌在其生活史完成中具有重要功能，可赋予植物非生物胁迫抗性。