咪唑乙烟酸对拟南芥代谢及其微生物群落结构的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘婉月 |
| 答辩日期 | 2020-06-30 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 钱海丰 ; 潘响亮 |
| 关键词 | 咪唑乙烟酸 手性除草剂 微生物群落 根际分泌物 对映体选择性 Imazethapyr Chiral Herbicide Microbial Community Root Exudates Enantioselectivity |
| 学位专业 | 工程硕士 |
| 其他题名 | Effects of imazethapyr on Arabidopsis metabolism and microbial community structure |
| 英文摘要 | 除草剂咪唑乙烟酸 (IM) 因其高效的除草活性， 被而全世界范围内广泛使用。 IM 是一个典型的手性除草剂， 分为 R 型咪唑乙烟酸 (R-IM) 和 S 型咪唑乙烟酸 (S-IM)。 除草剂的使用， 不可避免造成其在土壤和叶面的残留， 影响植物的生长和代谢， 同时影响叶面和根际微生物。 本论文以模式植物拟南芥为研究对象， 应用 16S rRNA 基因测序和代谢组学等手段， 研究 IM 喷洒和土壤残留情况下， 拟南芥的生理反应、 根际分泌物和叶面代谢物的变化及植物叶际、 根际微生物的变化， 从而深入评估除草剂的环境风险，加深对植物代谢与微生物组之间的联系。研究结果表明， 拟南芥表面喷洒 35 g/ha 咪唑乙烟酸外消旋体 (Rac-IM) 对拟南芥生长有明显的抑制作用。 处理 7 天及 14 天后， 拟南芥的鲜重抑制率分别为 52％和 74％； 此外， Rac-IM 处理可降低叶面含水率，破坏叶面细胞结构，降低植物光合效率和抗氧化酶的活性，尤其是改变叶际微生物群落组成结构。Rac-IM 处理拟南芥 14 天后， 植物或人类致病属 Pseudomonas 和 Sphingobium 的相对丰度有所增加，表明喷洒 Rac-IM 可能增加叶面上定殖的潜在致病细菌相对丰度。 在土壤中加入 133 μg/(Kg dry soil) IM 对映体也可以影响植物生长和根际微生物的群落。 R-IM 处理后 7 天， 植物鲜重抑制率达到 16.2%， 植物含水量和光合效率也同时降低或显著抑制， 而 S-IM 处理组与对照组无显著差异。这些结果表明与 S-IM 相比， R-IM 对拟南芥有更强的植物毒性。除此之外， IM 对映体改变了拟南芥根际分泌物组成和根际微生物群落结构， 具体表现为 R-IM 诱导的根际分泌物水平高于对照，包括大多数糖类，氨基酸类和有机酸类。 研究还表明一些可能的有益菌如 Ramlibacter 和 Bacillus 在根际被富集， 或许与植物抵抗胁迫有关。 通过对根际微生物的相对丰度与根际分泌物的相关性分析发现， 只有一种根际分泌物 (有机酸： 3-羟基丁酸) 与有益根际微生物 Ramlibacter 呈正相关，表明该有机酸可能作为 Ramlibacter 的碳源。 R-IM 处理增加了该有机酸分泌量，也因此招募更多 Ramlibacter 提高植物抗胁迫能力。 研究表明， IM 的手性差异体现在对植物代谢产物的手性选择性上，从而塑造了不同的根际微生物群落。残留于土壤中的 IM 对映体对根际微生物及根际分泌物有着直接作用，而对植物叶际微生物和植物叶面代谢系统则会产生一些间接影响。结果表明，土壤中IM 对映体的残留也可以显著影响叶面代谢物。 R-IM 的土壤残留可使大多数糖类含量升高，例如半乳糖和果糖； 而 S-IM 处理下氨基酸类含量均有所降低。此外，IM 对映体还改变叶际微生物群落结构。 叶际微生物与叶面代谢相关性分析表明，IM 处理下几种氨基酸类代谢产物含量下调，从而导致微生物可利用氮源减少；同时具有固氮能力的微生物包括 Xanthobacteraceae, Rhizobiaceae, Azospirillaceae,和 Burkholderiaceae，形成微生物群落并成为优势微生物。本研究结果证实， 无论是直接喷洒 IM 或是土壤中残留 IM，都对拟南芥生长有抑制作用，改变其生理特征，并且改变根际和叶际微生物群落结构。土壤中残留的 IM 对映体直接作用于植物根际，改变根际分泌物组成以及根际微生物群落结构，并且间接影响叶面代谢系统及叶际微生物群落结构。 这项研究帮助我们深入了解了除草剂 IM 在环境中的对映体选择性， 了解植物微生物组与代谢系统之间的联系， 并为手性除草剂应用提供证据。 |
| 学科主题 | 环境工程 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15436]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘婉月. 咪唑乙烟酸对拟南芥代谢及其微生物群落结构的影响[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。