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根据种间相互作用关系预测微生物群落的可入侵性【字数:7062】

2024-02-24 16:19编辑: www.jxszl.com景先生毕设
为了了解细菌各自在群落中所扮演的功能角色,并且能够使合成的群落变得更强大,首先要确定群体中个体间的相互作用关系。我们以实验室筛选到的六株来自不同属种的生防菌和一株用红色荧光标记的番茄青枯病病原菌Ralstonia solanacearum为试验菌株,首先研究六株生防菌对病原菌在室内的抑制效果以及六株生防菌两两之间相互作用,然后研究比较这些两两组合的群落抵抗病原菌入侵的能力,最后根据生防菌种间相互作用预测具有何种种间相互关系的微生物群落抗入侵能力更强。结果表明存在竞争作用的组合对病原菌生长的抑制能力最强,即群落更稳定,病原菌入侵能力最弱。由此得出结论,细菌间相互作用是影响细菌群落功能和动力学的重要因素之一,群落中竞争关系可以增加群落的稳定性,从而使得群落的可入侵性更低。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法4
1.1供试材料4
1.1.1供试菌株4
1.1.2供试培养基及所需仪器设备4
1.1.3组合菌种群落的构建4
1.2六株生防菌对病原菌生长的影响试验5
1.2.1六株生防菌菌体对病原菌的抑制作用测定5
1.2.2六株生防菌发酵液对病原菌抑制作用测定5
1.3六株生防菌两两之间的相互作用测定5
1.3.1菌种活化5
1.3.2试管培养5
1.3.3转接孔板培养并测定六株生防菌两两之间的相互作用测定5
1.4微生物群落可入侵性检测5
1.5数据处理6
2结果与分析6
2.1各株菌对青枯菌生长的抑制作用6
2.2六株菌株两两之间的相互作用关系6
2.3两株菌株构成的简单微生物群落的可入侵性7
2.3.1两株菌株构成的简单微生物群落对青枯菌生长的影响7
2.3.2通过菌株之间相互作用关系预测群落的可入侵性7
3讨论 8
致谢9
参考文献9
根据种间相互作用关系预测微生物群落的可入侵性
引言< *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072
br /> 引言 微生物多样性和土壤抑病一直是研究的热门话题。有研究表明,随着微生物多样性的增加,土壤抵抗病原菌入侵的能力增强。但也有研究表明,由于微生物之间的相互拮抗作用随着多样性的增加而增加,最后导致高多样性的细菌群落崩溃[18]。所以我们组合群落时不是随便组合,也不是多样性越高越好,要根据群落中微生物之间的相互作用关系来考虑。所以我们需要知道群体中个体间是怎样相互作用的,这些相互作用关系又是怎么影响整个群落的功能。要回答这个问题,一个基本步骤是确定个体的相互作用和群落的时空结构之间的关系。其根本原因是一个群落执行特定功能的能力依赖于单个细胞的集体行为和给定的时空结构和相应的相对丰度。此外,了解细胞相互作用的群落结构关系将有助于理解上下文中的微生物群落进化理论[20,24,25,27,28]。它也将促进对疾病发病机制的理解以及更好的治疗策略的发展。此外,它将为设计和构建所需的功能微生物提供宝贵的理论基础,从而促进以群落为基础的基因工程合成生物学的发展。
植物常通过召集特定功能微生物菌群来应对根际各类生物和非生物胁迫[1]。根际微生物群落结构复杂,但群落成员不是独立存在的。一种微生物的存在对另一种微生物的种群数量有正的、负的或者中性的影响,这使得菌群间形成包括互利共生、剥削、偏害、偏利、竞争和中立等6种互作类型(图1)的复杂菌群生态交互关系网[2]。细菌是单细胞生物,但高度社会当他们生活在自然环境中。他们相互作用在不同的栖息地,在不同的物种,也通过不同的方式[1923],从而生成一个惊人的广泛合作与交流的社会行为同步[21,24,25]。举例来说,即使是一个简单的生态系统组成的只有两个物种,可能有六个不同类型的相互作用,包括中立、共生、偏害共栖、竞争、互利共生、和寄生[26]。
菌群生态交互关系被认为是影响微生物群落功能的重要因素之一,然而菌群互作特征与功能之间的偶联关系还不明确[10]。近年来运用宏基因组学、转录组学和蛋白质组学等手段使我们对微生物分类、群落结构、功能多样性和基因和蛋白质表达、转录等方面有了深入了解。基于高通量数据进行网络互作分析,可以在群落整体水平上理解群落成员间的相互作用关系,但获得具有生物学意义的微生物相互作用关系是非常困难的[3]。

图 1 菌株两两之间相互作用
Figure 1 The bacterial strain interacts with one another
合成微生物生态系统——理解和应用根际功能菌群的理想工具。合成微生物生态系统(简称合成菌群)是由两个或更多确定的微生物种群在良好可控制的环境中组装而成的,是继合成生物学的又一热点[4,5]。合成菌群具有更低的复杂性、更高的可控性、更高的再现性,是对自然生态系统的简单模拟。利用这一系统可以检验微生物生态基本原理(例如多样性功能关系和相互作用功能关系);可以构建具有特定相互特征和功能的菌群,进行实践应用。本研究重点应用这一系统,探究根际细菌群落互作特征和植物根际抵抗土传青枯菌入侵能力之间的关系,基于互作关系构建能够高效抵御土传病原菌入侵的合成菌群。
我们利用实验室生防菌之间的相互关系来预测组成群落抗青枯病入侵能力。番茄青枯病是由茄科劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum,以下简称青枯菌)引起的一种毁灭性土传细菌病害,广泛分布于热带、亚热带和温带地区[6]。该病病菌变异大,寄主范围广,包括番茄、马铃薯、茄子、烟草等,在世界各地均有发生[2]。该病在我国主要分布于长江以南,以广东、广西、福建、浙江、湖南、江苏等省区较为普遍,严重制约着我国番茄产业的发展[7,8,9]。番茄青枯病的发生从青枯菌侵入植株根部开始,青枯菌先定殖在根皮层细胞间隙等处,到达导管及其相邻组织后开始广泛散布和迅猛增殖,通过分泌胞外多糖(EPS)堵塞小叶处和叶柄节上孔径较小的导管,从而影响和阻碍植物体内的水分运输,进而造成植株萎蔫死亡[7,8,9]。利用拮抗微生物防治青枯病是目前研究的热点问题,并取得一定的效果。但总体而言,国内外生物防治番茄土传青枯病尚处在菌种资源收集阶段。目前报道的生防菌资源包括无(弱)致病力青枯菌[11]、芽孢杆菌属[12,13]、假单胞菌属[14,15]、嗜麦芽寡养假单胞菌、不动杆菌属和肠杆菌属、寡雄腐霉[16]和链霉菌属[17]等,其筛选策略主要为平板对峙。

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