科研快报|二代加三代扩增子测序探究苏铁植物根部复杂微生物群落组成

背景介绍

苏铁俗称铁树，是地球上现存最古老的活化石植物，也是种子植物中最原始的种群。我国是世界上苏铁植物资源最丰富的国家之一，本文对我国的特有种德保苏铁（Cycas debaoensis）和仙湖苏铁（Cycas fairylakea）的两种根型：正常根和珊瑚状根，利用PacBio三代测序技术，开展全长16S测序，同时针对根部真菌群落，基于NGS测序平台开展ITS的测序研究，深入探究两种模式苏铁植物根部微生物多样性、丰度和组成， 进一步扩大了对宿主-微生物关联和共生的生态重要性的理解。

实验设计

主要结果

1. 多样性分析：研究对不同宿主、根型的苏铁根部微生物群落进行统计，获得共有与特有的OTUs，如下图所示；Alpha多样性分析显示：细菌多样性珊瑚根低于正常根，真菌在根类型和宿主类型之间的多样性指数没有显著差异(P⩾0.05)；Beta多样性分析中，PCoA分析结果显示正常和珊瑚状根细菌组之间有显著差异，而与宿主物种之间没有显著差异。真菌群落的PCoA随根类型和宿主种类略有变化。

2. 微生物组成分析：物种注释结果显示:细菌16SrRNA全部鉴定到科，部分鉴定到属;ITS由于片段短和高变异性，99%都只鉴定到门水平（下图左）。右图展示了在科和属的水平的物种组成，珊瑚型根中90%的细菌是念珠藻科，而黄杆菌科(24%)和伯克氏科(18%）是正常根中常见的种群。在属水平上，拟无枝酸菌在C.debaoensis中和游动放线菌在C.fairylakea中有更广泛的存在。真菌在科组成上，虫草科，Nectriaceae，生赤壳科和发菌科是样本中最常见的真菌群落。

3. 因为蓝藻在苏铁植物根部有重要的共生作用，本研究中单独将蓝藻门的OTU进行分析，结果显示：OUT2/6/10/20在6个样本中有不同的组合和呈现，通过PCoA分析推测，该状况与自然生境和移植个体状况有关,利用4个蓝藻全长16S序列，进行系统发育树的构建，提供了苏铁根部蓝藻的完整分类，为研究蓝藻之间的共生机制，以及为正确阐明其他相关微生物的功能提供依据。

小结

本研究中统计了基于PacBio平台开展16S全长测序进行细菌群落研究与基于NGS测序平台开展的ITS真菌群落研究结果，分析在不同的分类水平上注释物种的能力，进一步说明更长的扩增子片段可以帮助研究者获得更可靠和全面的结果。

文章链接：《Evolutionary Bioinformatics》

Doi:10.1177/1176934321989713