科研成果

杨树杂种优势形成微生物组学研究取得进展

发布时间:2022-03-28点击率:307

杨树是世界温带地区重要的林木树种,适应性强,地理分布广,由于其生长速度快、木材质量好、抗病能力强,已成为我国主要造林树种,在木材生产、森林建设、园林绿化和生态保护方面发挥着重要作用。迄今为止,我国林业生产中使用和推广杨树品种主要通过人工杂交培育而成。与亲本相比,杨树杂交种具有更强的繁殖力、生长势、适应性、抗逆性等功能性状,取得了显着的经济效益。叶际作为植物地上部分和空气之间的界面,拥有超过 1026 种微生物,统称为叶际微生物,已发现叶际微生物群与宿主共生并以多种方式影响宿主的生长和功能。鉴于此,了解杨树杂交子代与其亲本叶际微生物的差异对于杂种优势的挖掘与利用具有重要意义。

我所林木育种团队前期针对我国西北半干旱地区杨树品种缺乏问题,以来自我国不同产地的乡土树种小叶杨与不同种源地欧洲黑杨优良无性系杂交,通过内蒙古达拉特旗大田试验连年观测,选育出一批生长好、抗逆性强家系和无性系。在此基础上,该团队以3个超亲子代(PSPNDH1PSPNDH2PSPNDH3)及其亲本(PNDH5PSDH4)为材料,采用16S rDNA/ITS rDNA测序研究杨树杂交子代与其亲本叶际细菌和真菌群落多样性和组成,发现在门水平上,叶际细菌和真菌最多的群落分别是Firmicutes Ascomycota(图1)。在属水平上,Bacilli Gammaproteobacteria是两种最主要的细菌属,Dothideomycetes是最主要的真菌属。非度量多维尺度分析(NMDS)表明亲本和后代的叶际微生物群落存在明显差异,而不同杂种后代的叶际微生物群落表现出一定的相似性(图2)。叶片特征有助于亲本和杂交后代之间叶际细菌和真菌群落的分化。这些结果突出了叶际微生物对亲本和杂交后代的区分,这为叶际环境中潜在宿主相关物种提供了线索。

研究结果发表于20223月在Peer J杂志在线发表(DOI 10.7717/peerj.12915)。丁昌俊副研究员为第一作者,苏晓华研究员为通讯作者。该项研究工作得到了中国林业科学研究院中央基本科研业务费专项资金项目和国家自然科学基金面上项目资助。(丁昌俊/林业所)


图1 叶际细菌 (A) 和真菌 (B) 门水平的群落组成


图2 叶际细菌(A) 和真菌 (B) 群落的 NMDS分析