对两个面包小麦（Triticum aestivum L.）品种进行宏基因组分析，以探索根际微生物群及可培养的、有助于植物生长的有益根瘤菌

《Acta Physiologiae Plantarum》：Metagenomic analysis of two bread wheat (Triticum aestivum. L.) varieties for exploring rhizosphere Microbiome and culture-able beneficial plant growth-promoting rhizobacteria

小麦品种Chakwal-50和Freed-06根际微生物组分析显示，通过文化依赖和非依赖技术分离出5种有益菌（Pseudomonas moraviensis等），证实接种可提升土壤N（20-40%）、P（17-40%）、K（20-25%）及作物生理指标（叶绿素15-25%、IAA/ABA 20-50%），并揭示微生物群基于根分泌物招募且品种间无显著差异。

　　

摘要

现有的农业耕作方式和作物施肥方法是不可持续的。为了满足不断增长的需求并提高作物产量，采用生态上可靠的方法至关重要。谷物作物的根际微生物组及其根相关细菌（包括可培养和不可培养的细菌）有助于改善养分利用率、土壤肥力以及作物产量。本研究利用可培养和不可培养的技术，分析了两种小麦（Triticum aestivum）品种Chakwal-50和Freed-06的根际和根表细菌多样性。从国家农业研究委员会（NARC）种植的这两个小麦品种中，通过可培养技术分离出了29株细菌。同时，还通过非培养方法（包括克隆和限制性片段长度多态性分析RFLP）对小麦根际土壤进行了研究，以鉴定微生物类群和16S-rRNA及H基因的丰富度。通过RFLP和定量聚合酶链反应（qPCR）技术，共鉴定出450个PCR扩增子。在29个分离株中，根据其更好的存活能力、磷素溶解潜力以及吲哚乙酸和赤霉素的产生能力，选出了5种细菌：Pseudomonas moraviensis、Stenotrophomonas maltophilia、Exiguobacterium undae、Sphingobacterium属和Microbacterium paraoxydan，这些细菌将被用于田间接种实验。所获得的细菌序列属于11个不同的细菌门。通过对两种小麦品种的16S-rRNA进行焦磷酸测序，共鉴定出1897个细菌序列（Chakwal-50）和2614个序列（Freed-06），这些序列与10个古菌和细菌门具有相似性。Proteobacteria及其相关家族是主要类群，在两个品种中占比均为44–47%。其他主要细菌门包括Actinobacteria、Acidobacteria和Firmicutes。与对照组相比，接种PGPR后，土壤中的NO₃-N（增加20–40%）、P（增加17–40%）和K（增加20–25%）含量得到提升。此外，接种PGPR还提高了叶绿素（增加15–25%）、可溶性蛋白（增加20–25%）、可溶性糖（增加14–55%）、IAA和ABA（增加20–50%）等生理指标，以及多种产量指标（增加13–30%）。研究表明，微生物类群的招募主要依赖于根系分泌物，且这两种小麦品种的根际微生物组没有显著差异。

现有的农业耕作方式和作物施肥方法是不可持续的。为了满足不断增长的需求并提高作物产量，采用生态上可靠的方法至关重要。谷物作物的根际微生物组及其根相关细菌（包括可培养和不可培养的细菌）有助于改善养分利用率、土壤肥力以及作物产量。本研究利用可培养和不可培养的技术，分析了两种小麦（Triticum aestivum）品种Chakwal-50和Freed-06的根际和根表细菌多样性。从国家农业研究委员会（NARC）种植的这两个小麦品种中，通过可培养技术分离出了29株细菌。同时，还通过非培养方法（包括克隆和限制性片段长度多态性分析RFLP）对小麦根际土壤进行了研究，以鉴定微生物类群和16S-rRNA及H基因的丰富度。通过RFLP和定量聚合酶链反应（qPCR）技术，共鉴定出450个PCR扩增子。在29个分离株中，根据其更好的存活能力、磷素溶解潜力以及吲哚乙酸和赤霉素的产生能力，选出了5种细菌：Pseudomonas moraviensis、Stenotrophomonas maltophilia、Exiguobacterium undae、Sphingobacterium属和Microbacterium paraoxydan，这些细菌将被用于田间接种实验。所获得的细菌序列属于11个不同的细菌门。通过对两种小麦品种的16S-rRNA进行焦磷酸测序，共鉴定出1897个细菌序列（Chakwal-50）和2614个序列（Freed-06），这些序列与10个古菌和细菌门具有相似性。Proteobacteria及其相关家族是主要类群，在两个品种中占比均为44–47%。其他主要细菌门包括Actinobacteria、Acidobacteria和Firmicutes。接种PGPR后，与对照组相比，土壤中的NO₃-N（增加20–40%）、P（增加17–40%）和K（增加20–25%）含量得到提升。此外，接种PGPR还提高了叶绿素（增加15–25%）、可溶性蛋白（增加20–25%）、可溶性糖（增加14–55%）、IAA和ABA（增加20–50%）等生理指标，以及多种产量指标（增加13–30%）。研究表明，微生物类群的招募主要依赖于根系分泌物，且这两种小麦品种的根际微生物组没有显著差异。