内生菌在欧洲千里光入侵机制中的作用研究

Biological invasion is one of the most important global environmental problems. The invasive mechanism is a hot spot of the research about biological invasion. Studies of plant invasive mechanism have been focused on the relationship between plants and their natural enemies, their competitors. However, recentally attentions paid on the positive effect of endophytic bacteria on the plants and preliminary studies revealed that the endophytic bacteria might play important role in plant invasion. It is necessary to conduct more research work to test this conclusion and investigate the details. This project plans to study the invasive plant Senecio vulgaris in Shennongjia. In this project, we will investigate the endophytic bacterial diversity in relation to the invasive intensity, habitat, season and plant secondary metabolites. Moreover, we will test the function such as N-fixation and P-solubilization via in vitro experiments with pure bacterial strain separated from the plant tissue. Finally, we will analyze the effect of endophytic bacteria on the competitive ability and allelopathic effect of Senecio vulgaris plant via in vivo experiments. The results of this project will reveal the role of endophytic bacteria in plant invasion, offer a new angel and important clue to study this issue, and provides scientific evidence to deal with the plant invasion problem.

生物入侵是当今最重要的全球性的环境问题之一，生物入侵的机制是入侵生态学的研究热点。一直以来，对植物入侵机制的研究侧重植物与其天敌和竞争者的关系。近年来植物内生菌对植物的积极作用引起人们关注，初步的研究揭示植物内生菌在可能在植物入侵机制中起着重要的作用，然而这个现象是否具有普适性，以及内生菌与植物入侵的具体的细节，需要更多更深入的研究来解答。本项目以入侵植物欧洲千里光作为研究对象，拟选定神农架作为研究区域，用宏基因组技术研究欧洲千里光内生菌的多样性，揭示入侵强度、生境、季节和植物次生代谢物对内生菌的影响。本项目还计划通过分离、纯培养方法分析内生菌固氮、溶磷等功能，最后我们还要通过室内或室外的植物栽培实验，探讨内生菌对欧洲千里光竞争和化感能力的影响。本项目的完成，可以阐明内生菌在欧洲千里光入侵机制中的作用，开辟植物入侵机制研究的新角度，为理解植物入侵提供重要线索，为防控植物入侵提供科学依据。

生物入侵是当今最重要的全球性的环境问题之一，入侵机制是入侵生态学的研究热.点。一直以来，对植物入侵机制的研究侧重植物与其天敌和竞争者的关系。近年来植物内生菌对植物的积极作用引起人们关注，初步的研究揭示植物内生菌在可能在植物入侵机制中起着重要的作用，然而这个现象是否具有普适性，以及内生菌与植物入侵的具体的细节，需要更多更深入的研究来解答。.本项目的生物地理结果表明：欧洲千里光在我国20 个省都有分布，其沿着公路进行传播，在农田生境中生长最好。种子萌发生理生态结果表明：高温储存不利于种子活性的保持，高海拔或者高纬度的种群更适应低温萌发。植物化学研究结果表明：该种植物的PA多样性很容易受环境影响，遗传因素的控制作用不强；叶片表面的PA多样性情况只能部分反映叶片组织中的PA多样性的情况。.以16S rRNA基因的高通量测序技术和分离培养技术为基础的，来开展欧洲千里光微生物组的研究，其结果可以归纳为以下几个要点:.1) 不同部位微生物群落多样性水平排序为，根际土壤>非根际土壤 >根或者叶内生菌群落;.2）在所有细菌群落中，前五个细菌门（Proteobacteria,、Firmicutes、Bacteroidetes、Actinobacteria和Acidobacteria）占了90%以上;.3）不同的种群中具有共同的核心细菌群,其中有大量的具有金属耐性、磷酸盐溶解和固氮功能的细菌，如Brevundimonas diminuta和Rhizobium leguminosarum，还有一些耐寒细菌的存在；.4）nifH基因高通量测序结果表明欧洲千里光有丰富的固氮细菌群落，其主要种类为慢生根瘤菌属、伯克氏菌属和Methyloversatilis；.5）筛选得到的22株具有解磷能力的细菌，包括假单胞菌、芽孢杆菌、细杆菌属等，以芽孢杆菌属所占比例最大，解磷活性最高的菌株是微小杆菌；.6）共筛选得到的28株具有产IAA能力的细菌，以芽孢杆菌属所占比例最大，产IAA能力最强的菌株是Providencia属。.本项目研究结果表明，欧洲千里光内生菌群落包含了具有金属耐性、耐寒、固氮、解磷、产IAA功能的类群。这些细菌可能帮助植物适应恶劣环境并且快速生长。这些结果为植物入侵机制研究提供了新角度，为防控植物入侵提供科学依据。