解盐促生菌Pseudomonas sp.Rs-198全基因组学分析及其与植物根际互作机制研究
发布时间：2021-02-07 07:34
新疆土壤盐渍化日益加重,已经严重影响到了辣椒、棉花、番茄等主要经济作物的生产。另外,新疆的盐渍化土壤中虽然总磷含量很高,但大部分为闭蓄态的磷,很难被植物吸收利用,磷肥的大量使用虽然能暂时缓解磷缺乏的问题,但很多施用的磷肥进入土壤之后容易被土壤中的金属离子螯合,导致磷肥利用率下降,造成了磷资源的浪费。尽管有很多研究已经报道根际促生菌是环境友好和可持续发展的农业政策,但只有一小部分在研究根际促生菌诱导辣椒植株耐受盐胁迫。并且,课题组前期在盐渍化土壤的棉花根际土壤中筛选获得了性能优良的促生菌株,并没进行深挖掘其解盐促生机制研究,因此,本论文在前期研究的基础上,在盆栽和小区的实验条件下深入研究Rs-198菌株与植物根际的互作机制,并借助全基因组测序手段,深入研究了根际促生菌株假单胞菌Rs-198的基因组学特性,分析其解盐促生相关的代谢通路等,最后结合促生效果及全基因组数据,明确解盐促生菌Rs-198对植物的促生机制,揭示了根际促生菌Rs-198与植物根系的互作机制。首先,以辣椒植物为研究对象,在盆栽条件下讨论根际促生菌Rs-198对辣椒和盐胁迫之间的相互响应关系,发现在150 mM的盐胁迫下R...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 根际促生菌及其促生特性
1.1.1 溶磷作用
1.1.2 固氮作用
1.1.3 产生植物激素
1.1.4 ACC脱氨酶
1.1.5 缓解胁迫
1.1.6 抗病促生作用
1.1.7 其他促生作用
1.2 根际促生菌溶磷机制研究现状
1.2.1 磷酸酯酶
1.2.2 产生有机酸
1.2.3 溶磷基因的研究
1.3 根际促生菌产IAA机制
1.3.1 细菌合成IAA的因素
1.3.2 细菌合成IAA的途径
1.4 固氮机制
1.4.1 固氮基因研究
1.4.2 环境因子对nif基因表达的调控
1.4.3 固氮菌的研究进展
1.5 根际促生菌与植物根系分泌物互作研究
1.5.1 根际土壤对根系分泌物影响
1.5.2 根系分泌物对根际微生物影响
1.5.3 根系分泌物对土壤及植物营养的影响
1.5.4 根系分泌物和微生物之间的信号
1.6 根际微生物多样性
1.6.1 根系分泌物对根际微生物多样性的影响
1.6.2 植物/土壤环境改变菌群多样性
1.6.3 微生物之间的相互影响
1.7 研究目的、意义及研究内容
1.7.1 研究目的与意义
1.7.2 研究内容
1.8 技术路线
第二章 解盐促生菌Rs-198 对辣椒植株响应盐胁迫的影响
2.1 材料方法
2.1.1 菌株及培养基
2.1.2 Rs-198 耐盐性能分析
2.1.3 盆栽实验设计
2.1.4 辣椒植株营养元素含量测定
2.1.5 叶绿素含量的测定
2.1.6 可溶性糖含量测定
2.1.7 可溶性白蛋白含量测定
2.1.8 抗氧化酶活性测定
2.1.9 脯氨酸含量测定
2.2 结果与分析
2.2.1 Rs-198 耐盐性能分析
2.2.2 Rs-198 对辣椒植株生长的影响
2.2.3 Rs-198 对辣椒植株N、P吸收的影响
2.2.4 Rs-198 对辣椒叶片光合色素
2.2.5 Rs-198 对辣椒植株蛋白质含量的影响
2.2.6 Rs-198 对辣椒植株可溶性糖总量
2.2.7 Rs-198 对辣椒植株抗氧化酶活性
2.2.8 Rs-198 对辣椒植株脯氨酸水平的影响
2.2.9 Rs-198 对辣椒植株甜菜碱含量
2.2.10 Rs-198 接菌加盐相关性分析
2.3 小结
第三章 解盐促生菌Rs-198 对植物生长及根际土壤的影响
3.1 材料与方法
3.1.1 菌株及培养基
3.1.2 试验地点
3.1.3 小区实验设计及接菌处理
3.1.4 土样的收集与处理
3.1.5 土壤的pH值测定
3.1.6 土壤P含量分析
3.1.7 土壤样品总DNA提取和16S rRNA测序和分析
3.1.8 16S rDNA基因序列生物学分析
3.1.9 PICRUSt功能预测分析
3.1.10 植物营养元素含量分析
3.1.11 叶绿素含量的测定
3.1.12 数据统计分析
3.2 结果与分析
3.2.1 Pseudomonas sp.Rs-198 菌株对辣椒和棉花生物量的影响
3.2.2 接菌后的植物营养元素吸收
3.2.3 光合色素含量
3.2.4 土壤微生物测序及分类确定
3.2.5 根际细菌多样性分析
3.2.6 β 多样性分析
3.2.7 功能预测分析
3.2.8 土样中的P元素各状态含量变化
3.3 小结
第四章 Rs-198 与芽孢杆菌复配使用促生性能研究
4.1 材料与方法
4.1.1 菌株和培养基
4.1.2 促生菌株的相容性
4.1.3 根际促生菌体外植物促生特性（PGP）
4.1.4 根系分泌物对菌株生长的影响
4.1.5 根系分泌物对菌株溶磷性能的影响
4.1.6 根系分泌物对菌株溶磷性能的定量影响
4.1.7 盆栽及接菌处理
4.1.8 植物生物量分析
4.1.9 氮磷钾微量元素分析
4.1.10 统计数据分析
4.2 结果与讨论
4.2.1 各促生细菌生长曲线
4.2.2 各菌株相容性研究
4.2.3 各个菌株促生特性分析
4.2.4 根系分泌物对Rs-198 生长的影响
4.2.5 根系分泌物对菌株Rs-198 溶磷能力的影响
4.2.6 各菌株复配比例分析根系分泌物对菌株Rs-198 溶磷性能的定量影响
4.2.7 各菌株复配比例分析
4.2.8 植物生物量
4.2.9 相对含水量
4.2.10 番茄果实产量
4.2.11 番茄果实中大量营养物质的积累
4.2.12 果实中微量元素的积累
4.2.13 番茄营养需求与促生菌性能匹配
4.3 小结
第五章 菌株Rs-198 全基因组测序分析
5.1 材料与方法
5.1.1 菌株和培养基
5.1.2 基因组DNA提取与测序
5.1.3 基因组信息分析及序列组装
5.1.4 基因组编码基因预测与注释
5.2 结果与分析
5.2.1 Pseudomonas sp.Rs-198 基因组特点
5.2.2 基因组圈图绘制
5.2.3 非编码RNA预测
5.2.4 假基因预测
5.2.5 CRISPR序列预测
5.2.6 基因岛预测
5.2.7 前噬菌体预测
5.2.8 基因组功能注释
5.3 小结
第六章 菌株Rs-198 解盐促生特性相关代谢通路分析
6.1 材料与方法
6.1.1 菌株
6.1.2 促生性能相关基因分析及信息挖掘
6.2 结果与讨论
6.2.1 碳代谢途径
6.2.2 三羧酸循环
6.2.3 氮代谢
6.2.4 氨基酸合成代谢
6.2.5 IAA合成相关的代谢通路
6.2.6 溶磷相关的基因
6.2.7 膦酸盐代谢
6.2.8 嗜铁素相关基因
6.2.9 耐盐性相关渗透调节物质的编码基因
6.2.10 逆向转运蛋白相关的基因
6.2.11 谷胱甘肽代谢
6.2.12 趋化性
6.2.13 ABC转运通路
6.2.14 双组分系统代谢通路
6.3 小结与讨论
结论、创新点与展望
1 结论
2 创新点
3 展望
参考文献
致谢
附录
作者简介
在学期间主要参与的研究项目
在学期间发表的文章
获奖及参会情况
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]PGPR菌剂配合化肥减施对植烟土壤nosZ型细菌群落的影响[J]. 余伟,闫芳芳,冯文龙,陈强,张映杰,张宗锦,辜运富. 中国烟草科学. 2020(03)
[2]植物激素ABA调控植物根系生长的研究进展[J]. 郑钏,杨颖增,罗晓峰,代宇佳,刘卫国,杨文钰,舒凯. 植物科学学报. 2019(05)
[3]根际促生解淀粉芽胞杆菌SQR9对香蕉根系分泌物响应的转录组分析[J]. 罗兴,冯海超,夏丽明,张瑞福,余光辉,沈其荣,张楠. 南京农业大学学报. 2019(01)
[4]PhoR/PhoP双组分系统对枯草芽胞杆菌NCD-2菌落形态和芽胞形成的影响[J]. 郭庆港,王培培,董丽红,苏振贺,张晓云,宋健,赵卫松,鹿秀云,李社增,马平. 植物病理学报. 2019(04)
[5]根际促生菌防控土传病害的机理与应用进展[J]. 张亮,盛浩,袁红,周清,张杨珠,李华兴. 土壤通报. 2018(01)
[6]PGPR的研究进展及其在农业上的应用[J]. 闫洪雪,刘露,李丽,张鹏鹏,梁文辉,赵宏涛. 黑龙江农业科学. 2016(06)
[7]不同条件下两株溶磷菌溶磷量及葡萄糖脱氢酶基因表达与酶活分析[J]. 杨美英,王春红,武志海,于亭,孙合美,刘晶晶. 微生物学报. 2016(04)
[8]溶磷菌分泌有机酸与溶磷能力相关性研究[J]. 张英,芦光新,谢永丽,姚拓,荣良燕,朱颖. 草地学报. 2015(05)
[9]多粘类芽胞杆菌SC2基因敲除体系的建立[J]. 张文娣,丁延芹,姚良同,刘凯,杜秉海. 微生物学报. 2013(12)
博士论文
[1]根瘤菌中共生相关基因和真菌中次生代谢基因簇的水平转移研究[D]. 李相辰.西北农林科技大学 2019
[2]菜豆根瘤菌的比较基因组与系统发育研究[D]. 童文君.西北农林科技大学 2019
[3]固氮酶基因在Synechocystis sp.PCC6803中的表达以及固氮菌的分离和鉴定[D]. 邹媛媛.中国农业科学院 2019
[4]优良植物根际促生菌Bacillus mycoides Gnyt1特性研究及全基因组测序分析[D]. 李建宏.甘肃农业大学 2017
[5]解淀粉芽孢杆菌NJN-6拮抗物质的分离鉴定及对土壤微生物区系的影响研究[D]. 袁军.南京农业大学 2016
[6]蜡质芽胞杆菌AR156诱导植物对丁香假单胞菌及南方根结线虫抗性机理研究[D]. 蒋春号.南京农业大学 2016
[7]长期不同轮作施肥土壤微生物学特性研究及生物肥力评价[D]. 臧逸飞.西北农林科技大学 2016
[8]增强解淀粉芽孢杆菌SQR9根际定殖和促生的的根际互作机制研究[D]. 刘云鹏.南京农业大学 2015
[9]解淀粉芽孢杆菌SQR9生物膜形成和根际定殖分子机理研究[D]. 徐志辉.南京农业大学 2014
[10]解淀粉芽孢杆菌SQR9吲哚乙酸合成途径及促生效应的研究[D]. 邵佳慧.南京农业大学 2014
硕士论文
[1]缺铁胁迫对短短芽孢杆菌GZDF3菌株次生代谢物合成酶表达的影响[D]. 陶小买.贵州医科大学 2019
[2]根际细菌对番茄生长与抗虫性的影响[D]. 孙少志.福建农林大学 2019
[3]枸杞根际促生细菌筛选、培养基优化及基因组测序[D]. 马锦锦.山东农业大学 2017
[4]牡丹根际促生菌筛选、培养基优化及基因组测序[D]. 王芸.山东农业大学 2017
[5]植物根际促生菌互作提高苜蓿抗盐碱能力研究[D]. 刘莎莎.哈尔滨师范大学 2016
[6]微胶囊化解盐促生菌株SRPG-396与棉花互作特性研究[D]. 何艳慧.石河子大学 2016
[7]Beijerinckia indica BY-3菌株IAA合成能力与途径的研究[D]. 夏志华.上海师范大学 2014
[8]瓜类细菌性果斑病的生物防治研究[D]. 武芳.南京农业大学 2013
[9]根际促生菌的筛选及抗旱胁迫下对番茄生长的影响[D]. 花东来.石河子大学 2013
[10]西瓜、水稻根系分泌物中的化感物质对西瓜连作枯萎病的影响[D]. 郝文雅.南京农业大学 2010
本文编号：3021908
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 根际促生菌及其促生特性
1.1.1 溶磷作用
1.1.2 固氮作用
1.1.3 产生植物激素
1.1.4 ACC脱氨酶
1.1.5 缓解胁迫
1.1.6 抗病促生作用
1.1.7 其他促生作用
1.2 根际促生菌溶磷机制研究现状
1.2.1 磷酸酯酶
1.2.2 产生有机酸
1.2.3 溶磷基因的研究
1.3 根际促生菌产IAA机制
1.3.1 细菌合成IAA的因素
1.3.2 细菌合成IAA的途径
1.4 固氮机制
1.4.1 固氮基因研究
1.4.2 环境因子对nif基因表达的调控
1.4.3 固氮菌的研究进展
1.5 根际促生菌与植物根系分泌物互作研究
1.5.1 根际土壤对根系分泌物影响
1.5.2 根系分泌物对根际微生物影响
1.5.3 根系分泌物对土壤及植物营养的影响
1.5.4 根系分泌物和微生物之间的信号
1.6 根际微生物多样性
1.6.1 根系分泌物对根际微生物多样性的影响
1.6.2 植物/土壤环境改变菌群多样性
1.6.3 微生物之间的相互影响
1.7 研究目的、意义及研究内容
1.7.1 研究目的与意义
1.7.2 研究内容
1.8 技术路线
第二章 解盐促生菌Rs-198 对辣椒植株响应盐胁迫的影响
2.1 材料方法
2.1.1 菌株及培养基
2.1.2 Rs-198 耐盐性能分析
2.1.3 盆栽实验设计
2.1.4 辣椒植株营养元素含量测定
2.1.5 叶绿素含量的测定
2.1.6 可溶性糖含量测定
2.1.7 可溶性白蛋白含量测定
2.1.8 抗氧化酶活性测定
2.1.9 脯氨酸含量测定
2.2 结果与分析
2.2.1 Rs-198 耐盐性能分析
2.2.2 Rs-198 对辣椒植株生长的影响
2.2.3 Rs-198 对辣椒植株N、P吸收的影响
2.2.4 Rs-198 对辣椒叶片光合色素
2.2.5 Rs-198 对辣椒植株蛋白质含量的影响
2.2.6 Rs-198 对辣椒植株可溶性糖总量
2.2.7 Rs-198 对辣椒植株抗氧化酶活性
2.2.8 Rs-198 对辣椒植株脯氨酸水平的影响
2.2.9 Rs-198 对辣椒植株甜菜碱含量
2.2.10 Rs-198 接菌加盐相关性分析
2.3 小结
第三章 解盐促生菌Rs-198 对植物生长及根际土壤的影响
3.1 材料与方法
3.1.1 菌株及培养基
3.1.2 试验地点
3.1.3 小区实验设计及接菌处理
3.1.4 土样的收集与处理
3.1.5 土壤的pH值测定
3.1.6 土壤P含量分析
3.1.7 土壤样品总DNA提取和16S rRNA测序和分析
3.1.8 16S rDNA基因序列生物学分析
3.1.9 PICRUSt功能预测分析
3.1.10 植物营养元素含量分析
3.1.11 叶绿素含量的测定
3.1.12 数据统计分析
3.2 结果与分析
3.2.1 Pseudomonas sp.Rs-198 菌株对辣椒和棉花生物量的影响
3.2.2 接菌后的植物营养元素吸收
3.2.3 光合色素含量
3.2.4 土壤微生物测序及分类确定
3.2.5 根际细菌多样性分析
3.2.6 β 多样性分析
3.2.7 功能预测分析
3.2.8 土样中的P元素各状态含量变化
3.3 小结
第四章 Rs-198 与芽孢杆菌复配使用促生性能研究
4.1 材料与方法
4.1.1 菌株和培养基
4.1.2 促生菌株的相容性
4.1.3 根际促生菌体外植物促生特性（PGP）
4.1.4 根系分泌物对菌株生长的影响
4.1.5 根系分泌物对菌株溶磷性能的影响
4.1.6 根系分泌物对菌株溶磷性能的定量影响
4.1.7 盆栽及接菌处理
4.1.8 植物生物量分析
4.1.9 氮磷钾微量元素分析
4.1.10 统计数据分析
4.2 结果与讨论
4.2.1 各促生细菌生长曲线
4.2.2 各菌株相容性研究
4.2.3 各个菌株促生特性分析
4.2.4 根系分泌物对Rs-198 生长的影响
4.2.5 根系分泌物对菌株Rs-198 溶磷能力的影响
4.2.6 各菌株复配比例分析根系分泌物对菌株Rs-198 溶磷性能的定量影响
4.2.7 各菌株复配比例分析
4.2.8 植物生物量
4.2.9 相对含水量
4.2.10 番茄果实产量
4.2.11 番茄果实中大量营养物质的积累
4.2.12 果实中微量元素的积累
4.2.13 番茄营养需求与促生菌性能匹配
4.3 小结
第五章 菌株Rs-198 全基因组测序分析
5.1 材料与方法
5.1.1 菌株和培养基
5.1.2 基因组DNA提取与测序
5.1.3 基因组信息分析及序列组装
5.1.4 基因组编码基因预测与注释
5.2 结果与分析
5.2.1 Pseudomonas sp.Rs-198 基因组特点
5.2.2 基因组圈图绘制
5.2.3 非编码RNA预测
5.2.4 假基因预测
5.2.5 CRISPR序列预测
5.2.6 基因岛预测
5.2.7 前噬菌体预测
5.2.8 基因组功能注释
5.3 小结
第六章 菌株Rs-198 解盐促生特性相关代谢通路分析
6.1 材料与方法
6.1.1 菌株
6.1.2 促生性能相关基因分析及信息挖掘
6.2 结果与讨论
6.2.1 碳代谢途径
6.2.2 三羧酸循环
6.2.3 氮代谢
6.2.4 氨基酸合成代谢
6.2.5 IAA合成相关的代谢通路
6.2.6 溶磷相关的基因
6.2.7 膦酸盐代谢
6.2.8 嗜铁素相关基因
6.2.9 耐盐性相关渗透调节物质的编码基因
6.2.10 逆向转运蛋白相关的基因
6.2.11 谷胱甘肽代谢
6.2.12 趋化性
6.2.13 ABC转运通路
6.2.14 双组分系统代谢通路
6.3 小结与讨论
结论、创新点与展望
1 结论
2 创新点
3 展望
参考文献
致谢
附录
作者简介
在学期间主要参与的研究项目
在学期间发表的文章
获奖及参会情况
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]PGPR菌剂配合化肥减施对植烟土壤nosZ型细菌群落的影响[J]. 余伟,闫芳芳,冯文龙,陈强,张映杰,张宗锦,辜运富. 中国烟草科学. 2020(03)
[2]植物激素ABA调控植物根系生长的研究进展[J]. 郑钏,杨颖增,罗晓峰,代宇佳,刘卫国,杨文钰,舒凯. 植物科学学报. 2019(05)
[3]根际促生解淀粉芽胞杆菌SQR9对香蕉根系分泌物响应的转录组分析[J]. 罗兴,冯海超,夏丽明,张瑞福,余光辉,沈其荣,张楠. 南京农业大学学报. 2019(01)
[4]PhoR/PhoP双组分系统对枯草芽胞杆菌NCD-2菌落形态和芽胞形成的影响[J]. 郭庆港,王培培,董丽红,苏振贺,张晓云,宋健,赵卫松,鹿秀云,李社增,马平. 植物病理学报. 2019(04)
[5]根际促生菌防控土传病害的机理与应用进展[J]. 张亮,盛浩,袁红,周清,张杨珠,李华兴. 土壤通报. 2018(01)
[6]PGPR的研究进展及其在农业上的应用[J]. 闫洪雪,刘露,李丽,张鹏鹏,梁文辉,赵宏涛. 黑龙江农业科学. 2016(06)
[7]不同条件下两株溶磷菌溶磷量及葡萄糖脱氢酶基因表达与酶活分析[J]. 杨美英,王春红,武志海,于亭,孙合美,刘晶晶. 微生物学报. 2016(04)
[8]溶磷菌分泌有机酸与溶磷能力相关性研究[J]. 张英,芦光新,谢永丽,姚拓,荣良燕,朱颖. 草地学报. 2015(05)
[9]多粘类芽胞杆菌SC2基因敲除体系的建立[J]. 张文娣,丁延芹,姚良同,刘凯,杜秉海. 微生物学报. 2013(12)
博士论文
[1]根瘤菌中共生相关基因和真菌中次生代谢基因簇的水平转移研究[D]. 李相辰.西北农林科技大学 2019
[2]菜豆根瘤菌的比较基因组与系统发育研究[D]. 童文君.西北农林科技大学 2019
[3]固氮酶基因在Synechocystis sp.PCC6803中的表达以及固氮菌的分离和鉴定[D]. 邹媛媛.中国农业科学院 2019
[4]优良植物根际促生菌Bacillus mycoides Gnyt1特性研究及全基因组测序分析[D]. 李建宏.甘肃农业大学 2017
[5]解淀粉芽孢杆菌NJN-6拮抗物质的分离鉴定及对土壤微生物区系的影响研究[D]. 袁军.南京农业大学 2016
[6]蜡质芽胞杆菌AR156诱导植物对丁香假单胞菌及南方根结线虫抗性机理研究[D]. 蒋春号.南京农业大学 2016
[7]长期不同轮作施肥土壤微生物学特性研究及生物肥力评价[D]. 臧逸飞.西北农林科技大学 2016
[8]增强解淀粉芽孢杆菌SQR9根际定殖和促生的的根际互作机制研究[D]. 刘云鹏.南京农业大学 2015
[9]解淀粉芽孢杆菌SQR9生物膜形成和根际定殖分子机理研究[D]. 徐志辉.南京农业大学 2014
[10]解淀粉芽孢杆菌SQR9吲哚乙酸合成途径及促生效应的研究[D]. 邵佳慧.南京农业大学 2014
硕士论文
[1]缺铁胁迫对短短芽孢杆菌GZDF3菌株次生代谢物合成酶表达的影响[D]. 陶小买.贵州医科大学 2019
[2]根际细菌对番茄生长与抗虫性的影响[D]. 孙少志.福建农林大学 2019
[3]枸杞根际促生细菌筛选、培养基优化及基因组测序[D]. 马锦锦.山东农业大学 2017
[4]牡丹根际促生菌筛选、培养基优化及基因组测序[D]. 王芸.山东农业大学 2017
[5]植物根际促生菌互作提高苜蓿抗盐碱能力研究[D]. 刘莎莎.哈尔滨师范大学 2016
[6]微胶囊化解盐促生菌株SRPG-396与棉花互作特性研究[D]. 何艳慧.石河子大学 2016
[7]Beijerinckia indica BY-3菌株IAA合成能力与途径的研究[D]. 夏志华.上海师范大学 2014
[8]瓜类细菌性果斑病的生物防治研究[D]. 武芳.南京农业大学 2013
[9]根际促生菌的筛选及抗旱胁迫下对番茄生长的影响[D]. 花东来.石河子大学 2013
[10]西瓜、水稻根系分泌物中的化感物质对西瓜连作枯萎病的影响[D]. 郝文雅.南京农业大学 2010
本文编号：3021908
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