五种乔木树干表皮附生细菌多样性研究开题报告

 2022-02-02 21:59:50

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

微生物是所有多细胞寄主生物体中无处不在的共生体,其群落可以调节宿主的适合性特征,由于这种能力具有重要的生态学意义,微生物区系对植物的作用在环境微生物学和生物技术中受到了极大的关注[1]。目前,大多数研究都集中在重要的经济作物上。相比之下,对自然丰富且具有重要生态意义的植物表型中微生物群落多样性的研究要少得多。而全球森林生态系统大约占3800万平方公里,拥有超过3万亿颗树,是地球上最大的陆地生态系统,与陆地上的各类营养物质和生物息息相关[2]。森林中的乔木与微生物紧密关联,微生物对它们的新陈代谢、生态环境和生长进化有非常大的影响[3]。基于微生物多样性的研究,我们知道植物是很多微生物的宿主,这些微生物继而成为植物内生或附生于植物根际和表面的附生微生物。附生微生物和内生微生物是植物微生物组中不引起植物疾病的组成部分,这两类微生物与植物互作的研究可以帮助我们对植物微生物组的生理功能和代谢机制有更好的理解[4]

目前,植物附生微生物中研究较为热门的是叶围微生物(phyllosphere microbe)。1981年,叶围微生物的概念被blackman引入了微生物生态学[5]。起初这一概念没有受到研究人员的重视,但随着生物防治这一观念的深入,越来越多研究者注意到了叶围微生物的存在,认为叶面是一个微生物的良好栖息地[6],并对叶围微生物的生物多样性、与植物的相互影响和生态功能等方面进行不同程度的研究,得到了较为明显的进展[7]

近年来附生于乔木树皮的微生物逐渐进入研究人员的视野,如刘丽等分离出了30种附生于普洱茶树皮的微生物,其中一些微生物可防治植物疾病,还有一些微生物的次级代谢产物有较强的抗菌效果[8]。与附生与植物叶面的叶围微生物相比,附生于乔木树皮的树皮附生微生物方面的研究仅限于某一种类乔木或与植物内生微生物进行类比,暂无更多深入的研究。乔木树皮周围的环境较叶面相比更稳定,不会因雨水等自然条件而造成微生物的移除且大多数树皮不会出现一年一脱的更新现象,因此可以推测乔木树皮附生微生物与叶围微生物存在差异。有研究表明乔木树皮微生物的组成主要受到乔木种类的影响,外界环境是次要影响因素。所以对树皮附生微生物的研究可以更好地了解植物与植物微生物组之间的关系,进而可能用于解决植物疾病、促进植物生长和环境保护等实际问题。

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2. 研究的基本内容和问题

微生物个体不是独立存在的,微生物与微生物之间、微生物与其他生物之间、微生物与环境之间总存在着某些联系,这样的联系会对环境和其他生物产生影响。很大一部分的植物附生微生物已经被证明改变了植物生长和对生物和非生物胁迫的反应方式。这些微生物的生物学功能似乎是增强寄主植物在其特定生境中生长、生存的能力。我们对微生物与宿主植物相互作用以增强生长和耐逆性的机制的了解仍然有限。为了更好地理解微生物和植物之间的共生关系,并在农业中更有效地利用这些广泛的互惠共生关系,增加对附生微生物和植物宿主代谢相互作用的关注是非常有必要的。乔木树皮微生物依托于乔木树皮形成的特殊的微环境附生于植物树皮周围,它们与植物长期共存,组成了独特的微生物群落,对植物的生长有重要的影响,而对于这类微生物的研究却很少。

南京属于北亚热带湿润气候,四季分明,雨水充沛。中山陵周边范围更是植被丰富,类型多样,且对植被的保护措施良好,生态环境总体优良,具有极高的研究价值,因此这一区块生物多样性的研究对解决植被修复、环境保护等问题有着重要的意义。

我们通过对中山陵附近典型乔木树皮上附生的微生物多样性及其群落结构的研究,探讨气象因子主导下随着微环境的改变这些附生微生物的变化规律。该研究有助于揭示这些微生物存在的合理性,包括某些环境因子扰动而带来的微生物群落组成、空分布规律,以及对植物树皮附生微生物资源的合理利用和保护有着积极的意义。

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3. 研究的方法与方案

1、研究方法:

(1)使用平板计数法计算乔木树皮中细菌、真菌和放线菌的数目;

(2)使用e.z.n.a. soil dna kit试剂盒进行树皮附生微生物总dna提取;

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4. 研究创新点

植物的附生微生物中,树皮的附生微生物的研究成果较少。

基于对植物与微生物互作关系的理解,根据植物内生微生物、根际微生物和叶围微生物等植物微生物组对植物的生长发育、抵抗病害等能力有较大影响,可以推测乔木树皮附生微生物可能与植物之间存在一些互作关系尚未得知。

5. 研究计划与进展

乔木树皮取样(已完成)

乔木可培养附生微生物计数(已完成)

乔木树皮附生微生物总dna提取及高通量测序(已完成)

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