2017-04-14
派森諾生物最近與湖北省農(nóng)科院經(jīng)濟作物研究所合作，在《Scientific Reports》（最新影響因子5.228）發(fā)表論文，通過研究不同品種和處理條件下桑樹的土壤真菌菌群組成，初步揭示了果桑菌核病的發(fā)生與桑樹品種及覆膜處理有關(guān)。
研究背景
果桑又名桑葚，是一種營養(yǎng)價值高、經(jīng)濟效益好、觀賞性強的樹種。由于桑椹富含有機酸、微量元素、多種維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，且具有調(diào)節(jié)免疫、降血糖、降血脂、護肝等藥理作用，近年來，以收獲桑果為目的的果桑生產(chǎn)業(yè)發(fā)展尤為迅速。然而果桑常年受多種病害威脅，尤以桑椹菌核病的危害嚴(yán)重，該病會嚴(yán)重破壞桑果產(chǎn)量和品質(zhì)，可導(dǎo)致果桑大面積減產(chǎn)，甚至是絕產(chǎn)，給種植戶造成了巨大的經(jīng)濟損失。一般而言，果桑菌核病是由Scleromitrula或者Sclerotinia所引起的土傳病害。而桑樹的品種及其覆膜與否對于土壤中真菌菌群組成的影響及其與果桑菌核病的聯(lián)系，尚有待研究。
研究目的
本文主要通過對不同品種、不同處理條件下桑樹的土壤真菌菌群組成進行研究，旨在探究桑樹的品種及覆膜處理對其根部土壤中的真菌菌群組成的影響，以及桑樹土壤中真菌菌群與果桑菌核病發(fā)生發(fā)展之間的聯(lián)系。
研究方法
測序技術(shù)：Illumina MiSeq高通量測序平臺
測序模式：微生物組真菌ITS1區(qū)測序
實驗對象：桑樹的易感品種DS和抗病品種YG、DB、TW
實驗設(shè)計：2009年開始種植，對易感桑樹DS和抗病桑樹YG、DB、TW分別進行覆膜和不覆膜處理；2015年對易感覆膜、易感不覆膜、抗病覆膜、抗病不覆膜的桑樹根部土壤進行取樣；每個樣品均為特定區(qū)域15個隨機取樣點的土壤混合物，每種樣品3個生物學(xué)重復(fù)。
研究結(jié)果
對易感桑樹DS和抗病桑樹YG、DB、TW進行取樣時，所有品種的桑樹均受到了果桑菌核病的侵害，易感桑樹DS的發(fā)病率遠(yuǎn)大于抗病桑樹YG、DB、TW。對24份土壤樣品進行高通量測序，共獲得923,697條序列，通過質(zhì)量篩查，最終獲得747,854條高質(zhì)量序列，序列平均長度為254bp。并在97%的序列相似度水平上，將不同樣品的序列劃分到384-684個OTU不等。覆膜處理的DS、YG、DB、TW的OTU數(shù)分別為365、399、417、417，其中共有OTU數(shù)為313個。所有樣本被鑒定到93個屬，覆膜處理的DS、YG、DB、TW的屬的個數(shù)分別為77、78、85、89，其中共有屬的個數(shù)為61個。
表1. 易感品種DS和抗病品種YG、TW、DB的菌核病發(fā)病率統(tǒng)計比較
圖1a. 易感品種DS和抗病品種YG、TW、DB的共有和特有OTU數(shù)；圖1b. 易感品種DS和抗病品種YG、TW、DB的共有和特有屬
有6個門水平上的物種是所有樣本共有的，包括Ascomycota、Basidiomycota、Chytridiomycota、Glomeromycota、Rozellomycota及Zygomycota。其中，Ascomycota是最具有優(yōu)勢的物種，在所有樣本中占比均比較大。Ascomycota和Basidiomycota是在易感品種和抗病品種中具有顯著性差異的兩個物種。Ascomycota在易感品種DS中的豐度比在抗性品種中的豐度要高，在未覆膜處理樣本中的豐度比覆膜處理的高。在覆膜處理的抗性品種YGC、TWC、DBC中，Basidiomycota的占比比其它樣本要高。
表2. 易感品種和抗病品種在門水平的豐度差異比較
圖2. 覆膜（C）和不覆膜（NC）的易感品種DS和抗病品種YG、TW、DB在門水平的不同物種組成
在所有樣本的93個屬中，有31個屬被桑樹的品種、覆膜、覆膜的品種顯著影響。在這31個屬中，有23個屬受到品種的影響，20個屬跟覆膜相關(guān)，11個屬受到品種和覆膜的綜合影響。易感品種和抗病品種有10個屬水平的差異較為顯著，其中6個屬于Ascomycota。基于31個受品種影響的屬間距離矩陣的PCoA主坐標(biāo)分析結(jié)果顯示，不同品種、不同處理的樣品間具有顯著性差異（尤其是DSC和DSNC），表明桑樹的不同品種及不同處理對土壤真菌菌群的組成產(chǎn)生了影響。
表3. 屬水平的ANOVA分析
表4. 易感品種和抗病品種在屬水平的豐度差異比較
圖3. 覆膜（C）和不覆膜（NC）的易感品種DS和抗病品種YG、TW、DB的31個受品種影響的屬的PCoA分析
樣本中豐度最高的7個屬，分別為Mortierella（17.3%）、Monographella（11.9%）、Humicola（8.8%）、 Scedosporium（7.9%）、Scleromitrula（6.8%）、Hymenochaete（6.3%）、Mrakia（5.7%），這7個屬均被桑樹品種和覆膜處理顯著影響。Mortierella和Humicola在抗性品種YGC、TWC、DBC中的相對豐度顯著高于易感品種DSC，在覆蓋處理（C）樣本中的豐度顯著高于未覆蓋處理（NC）樣本（DB中的Humicola除外）。而Scedosporium和Scleromitrula在易感品種DSNC中的相對豐度顯著高于抗性品種，顯示了一定程度上的病原菌累積。
圖4. 覆膜（C）和不覆膜（NC）的易感品種DS和抗病品種YG、TW、DB屬水平的不同物種組成
圖5. 覆膜（C）和不覆膜（NC）的易感品種DS和抗病品種YG、TW、DB的Mortierella（a）、Humicola（b）、Scedosporium（c）、Scleromitrula（d）、Monographella（e）、Staphylotrichum（f）的相對豐度
在覆膜和不覆膜處理的兩組樣本中，有18個屬表現(xiàn)出了顯著性差異，其中13個屬于Ascomycota。然而，在易感品種DS樣本中，有22個屬在覆膜和不覆膜間表現(xiàn)出了顯著性差異；在抗性品種DB樣本中，有11個屬表現(xiàn)出了顯著性差異。這說明，在易感品種樣本中，覆膜和不覆膜之間具有顯著性差異的屬更多。在差異屬中，Sclerotiniaceae和Scleromitrula的相對豐度在覆膜樣本中比無覆膜樣本要低得多，表明覆膜處理改變了果桑菌核病病原菌Sclerotiniaceae和Scleromitrula的豐度，由此可知，覆膜處理改變了桑樹土壤中真菌菌群的組成。
表5. 覆膜（C）和不覆膜（NC）樣本在屬水平的豐度差異比較
總結(jié)
本研究表明，易感品種和抗性品種的桑樹的土壤真菌菌群組成具有顯著差異，覆膜處理對土壤中真菌的豐度組成產(chǎn)生了影響，而這種菌群組成上的差異可能導(dǎo)致了果桑菌核病發(fā)病率的差異。
本研究的測序和數(shù)據(jù)分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引：
Cui Y, Hu X, Wen D, et al. Soil fungal community comparison of different mulberry genotypes and the relationship with mulberry fruit sclerotiniosis:[J]. Scientific Reports, 2016, 6.
