豆科植物根际和根瘤内生细菌群落结构、变化规律及其影响因素研究的开题报告.docx

豆科植物根际和根瘤内生细菌群落结构、变化规律及其影响因素研究的开题报告
一、研究背景和意义
豆科植物是一类重要的农作物，例如大豆、豌豆和菜豆等，其根际和根瘤内生细菌是治理土壤和植物生长的重要组成部分。在根际内，植物通过调节和固定污染物、获得营养物质等方式，促进了有利微生物的生长繁殖，同时对抗有害微生物群体。普通根瘤的形成是与植物和微生物根系与菌根的共生关系紧密相关的，这样的共生关系还可以通过吸收和固定大气中的氮来提高土地肥力。研究豆科植物根际和根瘤内生细菌群落的结构和变化规律能够更好地了解这种共生关系的机制，为探索豆科植物的生长和发育、生物学、生态学、农业和环境等领域的解决方案提供理论和方法支持。
二、研究进展和现状
目前，有诸多关于豆科植物根际和根瘤内生细菌的共生研究，但其结构和变化规律仍未完全明了。一些研究指出，根际和根瘤生物的种类和数量是受到许多动态因素的共同影响的，例如植物品种、土壤物理性质、养分状态、土壤微生物种群和微生物群体交互作用等。许多研究已经通过细菌多样性分析、硝化和固氮等关键酶的活性措施以及功能性基因的扩增等手段来研究这些影响因素。
三、研究内容和方法
本研究制定的目的是，探究豆科植物根际和根瘤内生细菌群落结构和变化规律，及其与土壤和植被因素之间的联系和影响的关系。本研究主要针对以下内容展开：
1.研究植物物种和土壤因子对根际和根瘤微生物多样性、数量的影响
2.研究持续种植豆科植物所引起的根瘤菌群体的变化规律
3.探究豆科植物根瘤菌的基因广度以及新颖基因的发现
4.评价可能影响根际和根瘤内生细菌群落结构变化、数量和功能的环境因素
本研究拟采用基因测序技术，如IlluminaMiSeq平台进行16SrRNA和metagenomic括号标签测序，以及多重PCR技术来鉴定根瘤菌系统信息并定量感兴趣的基因，同时结合生长指标、土壤pH值、含水量等参数对根际微生物种群间的关系进行统计分析。研究将分别在盆栽与田间环境下进行，以获取更为全面和可靠的研究结果。
四、研究预期结果
1.必要的微生物群落分析将为豆科植物产量的生物控制提供数据支持
2.新颖基因的识别、基因广度和效果定量可为在菌肥制备过程中的媒体和营养成分设计、以及新的农业和肥料应用提供新思路。
3.揭示与作物生长与害虫/病菌尤其有关的微生物间的相互作用和通路，提供未来的微生物生物学和生态学研究中的新思路。