根際微生物組結構、組裝機制及功能研究取得重要進展
信息來源：中國林業網 發布日期：2016-09-21 瀏覽次數：3050次
中國林業網9月21日訊 植物-微生物之間共生關系的普遍性和古老性表明共生菌對植物表型調控的重要意義。微生物組（microbiome）被認為是植物體的第二套基因組，對植物生長和適逆至關重要。菌根和根瘤是研究最為透徹的根系-真菌、細菌共生體，但根際微生物高度的遺傳多樣性和復雜的菌群結構表明可能還存在其他共生系統。針對這一基礎性科學問題，中國林科院亞林所專家圍繞“共生菌群落結構和生態學功能”主題開展研究，在根際微生物組結構、組裝機制及功能研究取得重要進展。
一是發現在極端環境條件下普遍存在一種由“黑化”真菌侵染根系形成的新型共生體。分離到多種黑化真菌，包括發表的新種—稻鐮狀瓶霉、蒙塔腔菌和彎孢霉等。從黑化真菌侵染根系特征、接種和脅迫試驗等方面初步揭示其介導植物-環境相互關系的重要意義。同時，在“黑化真菌”植物共生體系中存在一種氮素形態依賴性機制，即只有在植物生長基質中含有有機氮條件下，黑化真菌表現出顯著的促生效應，表明內生真菌具有將有機氮礦化為無機氮的能力，這一發現對開發真菌制劑應用于有機農林業生產、減少土壤無機氮攝入量可能具有重要的生態和社會效益。此外，某些根際黑化真菌還能轉移至植物地上部分，成為種子優勢內生真菌，接種試驗表明該真菌能顯著提高宿主種子萌發效率并促進非宿主生長。研究結果間接證明了根際微生物對植物生長和繁殖的遠程調控作用。
二是基于高通量測序平臺，從系統生物學觀點解構出鹽生植物根際微生物組圖譜并比較了不同生態位菌群結構和功能差異，初步闡明了在極端環境下，菌群的適應性機制及其對宿主的表型擴展功能。該研究還利用實驗證據證實了生物信息學預測核心菌群的準確性；提出構建泛人工合成菌群（pan-SMCs）是研制新型微生物制劑的重要策略等觀點。同時，該研究建立了一套兩輪巢式PCR（nested PCR）方法，可高效檢測植物組織內生真菌ITS基因，大大降低了非特異性擴增，解決了目前國際公認的一個技術瓶頸。
該研究結果加深認識了根際微生物結構多樣性和功能多樣性，有助于理解微生物對宿主表型的調控作用，為創制并實現新型微生物制劑運用于林木育苗、生態脆弱區植被恢復等奠定基礎。
成果分別發表在《Scientific Reports》（doi: 10.1038/srep32467, IF: 5.525）,《Biotechnology Advances》（doi: 10.1016/j.biotechadv.2016.08.005, IF: 11.847）和《Fungal Ecology》（doi: 10.1016/j.funeco.2016.08.011., IF: 2.993）等國際主流刊物上，并獲得授權國家發明專利2項（ZL201410045895.0、ZL201410045774.6）、實用新型專利1項（ZL201520638815.2）。研究工作得到中央級公益性科研院所基本科研業務專項資金、國家自然科學基金面上項目；國家引智項目資助。
一是發現在極端環境條件下普遍存在一種由“黑化”真菌侵染根系形成的新型共生體。分離到多種黑化真菌，包括發表的新種—稻鐮狀瓶霉、蒙塔腔菌和彎孢霉等。從黑化真菌侵染根系特征、接種和脅迫試驗等方面初步揭示其介導植物-環境相互關系的重要意義。同時，在“黑化真菌”植物共生體系中存在一種氮素形態依賴性機制，即只有在植物生長基質中含有有機氮條件下，黑化真菌表現出顯著的促生效應，表明內生真菌具有將有機氮礦化為無機氮的能力，這一發現對開發真菌制劑應用于有機農林業生產、減少土壤無機氮攝入量可能具有重要的生態和社會效益。此外，某些根際黑化真菌還能轉移至植物地上部分，成為種子優勢內生真菌，接種試驗表明該真菌能顯著提高宿主種子萌發效率并促進非宿主生長。研究結果間接證明了根際微生物對植物生長和繁殖的遠程調控作用。
二是基于高通量測序平臺，從系統生物學觀點解構出鹽生植物根際微生物組圖譜并比較了不同生態位菌群結構和功能差異，初步闡明了在極端環境下，菌群的適應性機制及其對宿主的表型擴展功能。該研究還利用實驗證據證實了生物信息學預測核心菌群的準確性；提出構建泛人工合成菌群（pan-SMCs）是研制新型微生物制劑的重要策略等觀點。同時，該研究建立了一套兩輪巢式PCR（nested PCR）方法，可高效檢測植物組織內生真菌ITS基因，大大降低了非特異性擴增，解決了目前國際公認的一個技術瓶頸。
該研究結果加深認識了根際微生物結構多樣性和功能多樣性，有助于理解微生物對宿主表型的調控作用，為創制并實現新型微生物制劑運用于林木育苗、生態脆弱區植被恢復等奠定基礎。
成果分別發表在《Scientific Reports》（doi: 10.1038/srep32467, IF: 5.525）,《Biotechnology Advances》（doi: 10.1016/j.biotechadv.2016.08.005, IF: 11.847）和《Fungal Ecology》（doi: 10.1016/j.funeco.2016.08.011., IF: 2.993）等國際主流刊物上，并獲得授權國家發明專利2項（ZL201410045895.0、ZL201410045774.6）、實用新型專利1項（ZL201520638815.2）。研究工作得到中央級公益性科研院所基本科研業務專項資金、國家自然科學基金面上項目；國家引智項目資助。
- 上一篇：
- 國有林業局將獨立編制為期十年經營方案
- 下一篇：
- 大興安嶺進入秋季森林防火期
