微生物群落对作物生长及植物激素的影响

论文摘要

植物激素是植物体内自身合成的微量有机化合物,在非常低的浓度条件下就能参与调控作物的生长发育过程。除植物外,微生物也会分泌植物激素,因此土壤、特别是根际土中也会含有植物激素,但土壤中植物激素含量极低且土壤基质成分复杂,这给土壤中植物激素检测加大了难度,少量关于土壤中植物激素的研究大部分关注的只是一种或两种植物激素,而众多的植物激素不是单独存在,往往相互作用,协同影响作物的生长,此外,大部分研究关注的是离体纯培养微生物分泌植物激素的能力和功能,对土壤、根际土、植物根系中植物激素缺乏系统深入研究。因此我们展开本研究,首先建立超高效液相色谱串联质谱法（UPLC-MS/MS）同时测定土壤和作物中多种植物激素;然后进行玉米盆栽和水稻盆栽实验,利用UPLC-MS/MS法及分子生物学技术,研究不灭菌、灭菌、灭菌+接自然土、灭菌+接农田土不同微生物环境条件下玉米根系、根际土、土体土中植物激素种类和浓度的变异规律,以及不灭菌、灭菌、灭+接哈尔滨土、灭+接重庆土、灭+接河池土、灭+接荆州土、灭+接鱼台土、灭+接绍兴土、灭+接祁阳土、灭+接岳阳土不同微生物环境条件下水稻根系、根际土和土体土中植物激素种类和浓度的变异规律,最后揭示植物激素与作物生长之间的关系,以及植物激素与微生物群落结构的相关性。取得的主要研究结果如下:1、建立了UPLC-MS/MS法同时测定土壤和作物中多种植物激素,该方法前处理不经过夜浸提,加入二氯甲烷后,超声离心浓缩复溶过滤后可直接进样检测,大大节省了样品的前处理时间,UPLC-MS/MS法操作简单,选择性好,灵敏度高,可实现土壤样品中多种植物激素的同时检测,适用于土壤和植物中多种植物激素的同时检测。2、改变微生物群落结构会影响玉米和水稻生长,同时也会影响玉米和水稻根际植物激素种类和浓度;3、玉米和水稻生长与植物激素存在一定的相关关系,如:生长素类、细胞分裂素类、独脚金内酯类、生长促进类植物激素总和与玉米、水稻生长呈正相关;脱落酸类、茉莉酸类、水杨酸类和抗逆防御类植物激素总和与玉米、水稻生长呈负相关;4、植物激素与微生物群落有一定的相关关系,如:生长素类、细胞分裂素类、独脚金内酯类、生长促进类植物激素总和主要与酸杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门、奇古菌门呈显著正相关,与厚壁菌门呈显著负相关;脱落酸类、茉莉酸类、水杨酸类和抗逆防御类植物激素总和主要与放线菌门呈显著正相关,与变形菌门呈显著负相关。本文揭示了改变微生物群落结构会影响玉米和水稻生长,影响作物生长的机制可能是改变微生物群落结构,从而影响根际植物激素种类和浓度进而影响了作物生长。由于根际系统的复杂多样性,作物生长同时受多种因素的共同影响,植物激素只是众多因素中的其中一种信号物质,我们的研究仅为土壤-微生物-作物互作研究提供一种理论参考,植物激素影响作物生长还需进一步研究验证。

论文目录

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第一章引言

1.1 研究背景

1.2 作物中植物激素

1.2.1 作物中植物激素的来源

1.2.2 作物中植物激素的作用

1.2.3 作物中植物激素的影响因素

1.3 土壤植物激素

1.3.1 土壤植物激素的来源

1.3.2 土壤植物激素的作用

1.3.3 土壤植物激素的影响因素

1.4 植物激素检测方法

1.4.1 生物鉴定法

1.4.2 免疫检测法

1.4.3 电化学法

1.4.4 色谱法

1.4.5 色谱—质谱联用技术

1.5 研究的目的与内容

1.5.1 研究目的

1.5.2 研究内容

1.5.3 技术路线

第二章材料与方法

2.1 超高效液相色谱串联质谱法同时测定根际土壤中多种植物激素含量

2.1.1 仪器与试剂

2.1.2 植物激素提取

2.1.3 色谱—质谱条件

2.1.4 定性与定量分析

2.1.5 数据分析

2.2 不同微生物环境下玉米根系、根际土、土体土植物激素种类浓度变异规律

2.2.1 供试土样与植物

2.2.2 试验设计

2.2.3 主要试剂

2.2.4 土壤理化测试方法

2.2.5 植物激素测定方法

2.2.6 DNA提取,PCR扩增及高通量测序

2.2.7 实时定量PCR（q-PCR）

2.2.8 数据分析

2.3 不同微生物环境下水稻根系、根际土、土体土植物激素种类浓度变异规律

2.3.1 供试土壤与植物

2.3.2 试验设计

2.3.3 主要试剂

2.3.4 土壤理化测定方法

2.3.5 水稻根系扫描

2.3.6 植物激素测定方法

2.3.7 DNA提取,PCR扩增及高通量测序

2.3.8 实时定量PCR（q-PCR）

2.3.9 数据分析

第三章超高效液相色谱串联质谱法同时测定土壤中多种植物激素含量

3.1 引言

3.2 结果与分析

3.2.1 色谱条件

3.2.2 质谱条件

3.2.3 方法的标准曲线、浓度范围、线性方程及检出限

3.2.4 方法的回收率和精密度

3.2.5 实际土壤样品测定

3.3 讨论

3.4 小结

第四章不同微生物环境下玉米根系、根际土及土体土植物激素种类浓度变异规律

4.1 引言

4.2 结果与分析

4.2.1 土壤理化性质

4.2.2 玉米植株生长指标

4.2.3 玉米根系、根际土和土体土植物激素种类和浓度

4.2.4 玉米根系、根际土、土体土细菌和真菌种群相对丰度

4.2.5 玉米根际微生物群落结构主成分分析

4.2.6 玉米根际微生物群落结构多样性分析

4.2.7 玉米根际细菌和真菌种群数量

4.2.8 玉米植株生长指标与植物激素相关性分析

4.2.9 植物激素与微生物种群相对丰度相关性分析

4.2.10 玉米根际植物激素与细菌数量、真菌数量相关性分析

4.3 讨论

4.4 小结

第五章不同微生物环境下水稻根系、根际土及土体土植物激素种类浓度变异规律

5.1 引言

5.2 结果与分析

5.2.1 土壤理化性质

5.2.2 水稻植株生长指标

5.2.3 水稻根系扫描

5.2.4 水稻根系、根际土和土体土植物激素种类和浓度

5.2.5 水稻根系、根际土、土体土细菌和真菌种群相对丰度

5.2.6 水稻根际微生物群落结构主成分分析

5.2.7 水稻根际微生物群落结构多样性分析

5.2.8 水稻细菌和真菌种群数量

5.2.9 植物激素与水稻植株生长指标相关性分析

5.2.10 水稻根际植物激素与根长、根表面积、根体积及根尖数相关性分析

5.2.11 微生物种群相对丰度与植物激素相关性分析

5.2.12 水稻根际植物激素与细菌数量、真菌数量相关性分析

5.3 讨论

5.4 小结

第六章全文结论

6.1 研究结论

6.2 创新点

参考文献

致谢

作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 卢玉秋

导师: 范分良

关键词: 植物激素,土壤,根际微生物,玉米,水稻

来源: 中国农业科学院

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农艺学,农作物,农作物

单位: 中国农业科学院

基金: 国家自然科学基金

分类号: S154.3;S511;S513

总页数: 89

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