水稻根系真菌群体对宿主营养吸收的作用研究

Healthy plants in nature live in association with a vast diversity of microbes, which contribute to plant nutrition, growth promotion, disease suppression and stress release. Root is the main organ of plant for water and nutrient absorption, and also the primary site for interactions between plant and microbe. So far, extensive research has focused on the root-associated bacterial community composition and their function in rice. However, the root-associated fungal community and their potentially beneficial interactions with the host are still less known. This project will investigate the fungal community in the roots of wetland rice (Oryza sativa L.) using nrDNA internal transcribed spacer (ITS) Illumina sequencing method, and analyze how soil type and host genotype influence the fungal colonization in root. In addition, we will isolate the non-mycorrhizal endophytic fungi and evaluate the effect of different consortias of endophytes on host nutrient uptake in the synthetic microcosms. This research may highlight the importance of non-mycorrhizal endophytes for plant nutrient uptake, and provide a scientific basis for the sustainable development of ecological agriculture.

健康的植物拥有复杂的微生物群落，它们能够帮助植物吸收营养、促进生长、抵抗病原菌和适应环境胁迫，在植物的生长过程中扮演着重要角色。根系是植物吸收营养和水分的主要器官，也是植物和微生物互作的主要场所。目前水稻根系-微生物的互作主要聚焦于细菌群落的组成和功能研究，而关于水稻根系真菌群落的组成以及非菌根类内生真菌与宿主间的有益互作则报道较少。本项目将通过nrDNA internal transcribed spacer (ITS)高通量测序深入调查水稻根系3个微区(根际、根表、根内)的真菌群落组成结构，解析土壤类型和水稻基因型对真菌在水稻根系定植的影响；通过分离培养根系内生真菌，人工重组真菌菌群，评估非菌根类内生真菌在群体水平上帮助水稻根系吸收营养的潜在功能。拟通过该项目的实施，为开发水稻根系真菌资源，增强水稻营养吸收，促进农业绿色持久的发展提供理论基础和科学依据。

根系是植物吸收营养和水分的主要器官，也是植物和微生物互作的主要场所。植物的微生物组对于在各种自然环境中的植物生长和存活十分重要。本项目利用高通量测序深入调查了水稻根系的真菌群落，分析了环境因素和基因型对根系真菌定植的影响。其中地域因素和植物微区是影响水稻根系真菌群落的主要因素。利用PDA培养基分离培养了200余株根系内生真菌，结合生物信息学分析，选择15株真菌通过人工重组菌群，研究其对水稻根系Pi的吸收。结果发现本实验中选择的真菌大部分对水稻Pi吸收无显著影响，有些甚至是有害影响。此外，本课题还开发了一套可以准确检测相对于宿主植物的微生物总量以及单个微生物量的分析方法，将其命名为host-associated quantitative abundance profiling (HA-QAP)。该方法对于我们了解微生物和植物根系的互作具有十分重要的意义。