[00141237]东祁连山高寒草地牧草内生细菌的多样性及其与宿主互作对逆境胁迫的响应

①课题来源及背景： “东祁连山高寒草地牧草内生细菌的多样性及其与宿主互作对逆境胁迫的响应（31660148）”项目于2016年由国家自然科学基金委员会立项,资助经费39万元;由甘肃农业大学主持完成,于2021年3月结题。 ②研究目的与意义：植物内生细菌是指生活史的一定阶段或全部阶段生活于植物组织内部,对植物不造成实质性危害或与植物互惠共生的细菌,即植物为其提供生长必须的场所和营养等,而内生细菌则通过其固氮、抑菌及产生生物活性物质等生物功能,增强宿主植物的抗病性、抗虫性、抗旱性和提高生长竞争能力等。近年来,随着植物内生细菌研究的不断深入,表明其在宿主正常生长中发挥着不可替代的作用,明确了其强大的生物功能,已成为研究热点之一。东祁连山是我国著名的高大山系之一,位于青藏高原东缘,是我国保持水土和维护生态平衡的重要生态屏障,高寒草地为其主要生态系统之一,研究其牧草内生细菌在生态系统中的作用有重要的理论和实践意义。 ③主要论点与论据：本项目经过4年研究,结果表明：（1）东祁连山高寒草地线叶嵩草和矮生嵩草内生细菌具有丰富的遗传多样性,且海拔和宿主种类影响丰富性。（2）带菌（E+）和不带菌（E-）紫花针茅逆境胁迫表明,内生细菌有助于宿主生化指标的稳定,提高宿主对逆境的忍耐能力; 在转录组水平高通量测序、比对分析和功能注释,高温胁迫下E+有1个基因上调表达,其为植物防御过程中具有重要作用的Jacalin类凝集素,3个下调表达;低温胁迫下E+有421个上调表达,152个下调表达;紫外线胁迫下E+有3837个上调表达,2870个下调表达。（3）内生细菌具有良好的抑菌、溶磷、固氮及产IAA功能,功能多样性丰富;明确了优良拮抗细菌的抑菌机制、定殖动态、防病促生作用及对土著微生物的影响,研制了微生物菌剂并进行了小试。（4）内生细菌ZA1的次级代谢产物对酸、碱、温度和UV稳定,且同时产生挥发性抑菌代谢物、小分子抑菌化合物和脂质抑菌物质,也有促进植物生长的化合物。 ④创见与创新：本项目首次系统对青藏高原东祁连山高寒草地牧草内生细菌的遗传多样性和功能多样性进行了研究,并对内生细菌与宿主互作对逆境胁迫的响应进行了初步探索,项目成果不仅明确青藏高原高寒草地极端生境牧草内生细菌具有丰富的遗传多样性,而且揭示在逆境胁迫下内生细菌影响宿主基因表达,有助于提高其抵抗逆境能力,为阐明内生细菌在高寒草地生态系统中的生态服务功能提供依据,这在理论上有重要意义。同时,明确高寒草地牧草内生细菌功能多样性丰富,对保护和开发极端生境下特有的微生物资源具有重要的实践意义,也为极端生境微生物资源的保护和利用奠定基础,此具有创新性,也具有地域特色。 ⑤社会经济效益：本项目为应用基础研究,主要体现在理论研究意义和微生物资源的评价和收集。所分离获得的优良微生物开发为微生物农药或肥料后会减少或替代化肥和化学农药,对提高农产品产量和品质、生产绿色和有机产品以及保护生态环境具有积极的作用,加速农产品由数量型向质量效益型转变,将获得显著的经济和生态效益;同时,随着生产规模扩大,将会提供就业岗位,也体现出明显的社会效益。 ⑥历年获奖情况：无。