影响杜仲叶际微生物群落结构和功能的关键植物激素研究

【作者】 邵秋雨； 冉青松； 李旭； 董醇波； 黄建忠； 韩燕峰；

【机构】 贵州大学生命科学学院生态系真菌资源研究所； 福建师范大学工业微生物学教育部工程研究中心；

【摘要】 植物激素可由植物和包括真菌和细菌在内的微生物所合成,是植物-微生物相互作用中的关键信号。它们在根际微生物群塑造中的核心中介作用已被广泛证实,但有关驱动叶际微生物群组装的信息尚处于起步阶段。基于此,本研究通过植物激素高通量靶标测定技术和微生物高通量扩增子测序技术分别揭示了杜仲叶中的内源植物激素特征和叶际微生物群落特征,并通过相关性分析探索了激素成分对杜仲叶际微生物群落的影响。结果显示,杜仲老叶植物激素浓度普遍低于嫩叶,包括吲哚-3-乙酸、水杨酸、茉莉酸和吲哚-3-甲醛等,但其叶际微生物群落多样性显著高于嫩叶,且该时期的微生物共现网络也更为复杂、聚集,其主要体现在:嫩叶网络由145个节点和602条边组成,而老叶网络则由189个节点和979条边组成,且从嫩叶期到老叶期,所有节点间的网络连接度由8.30增加至10.36,平均聚类系数也由0.35增加至0.37。结果还显示,嫩、老叶期杜仲叶际微生物群落在门分类水平由相同的优势类群所组成,真菌主要由子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota组成,细菌主要由放线菌门Actinobacteriota、拟杆菌门Bacteroidota、厚壁菌门Firmicutes和变形菌门Proteobacteria组成。经FUNGuild和FAPROTAX功能预测发现,嫩、老叶期杜仲叶际中微生物群落高丰度功能类群也基本一致,真菌主要功能群包括植物病原菌群、未定义腐生菌群和内生菌群等,细菌功能主要涉及化能异养、发酵和有氧-化能异养等。此外,Mantel test和变量方差分解分析表明,吲哚-3-乙酸和异戊烯基腺嘌呤这两种激素是影响杜仲叶际微生物群落的关键植物激素,且它们相互依赖,在调控其群落组成、多样性和功能上发挥重要作用。本研究揭示了杜仲叶际微生物的结构和功能,并解析了其受到2种叶内源激素的显著影响。该结果在一定程度提高了植物激素对叶际微生物群落影响的认识,这为未来基于叶际微生物群落精准调控可持续农、林业管理提供重要基础资料。更多还原