La sensibilidad a la sequía de los cultivares de trigo de primavera moldea los patrones de la comunidad microbiana del rizosfera en respuesta a la sequía
Autores: Fang, Jing; Shi, Gongfu; Wei, Shuli; Ma, Jie; Zhang, Xiangqian; Wang, Jianguo; Chen, Liyu; Liu, Ying; Zhao, Xiaoqing; Lu, Zhanyuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
La sensibilidad a la sequía de los cultivares de trigo de primavera moldea los patrones de la comunidad microbiana del rizosfera en respuesta a la sequía
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Sequía
Crecimiento de cultivos
Microorganismos
Nutrientes del suelo
Expresión génica
Rizósfera
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 10
Citaciones: Sin citaciones
La sequía es el desastre natural más importante que afecta el crecimiento y desarrollo de los cultivos. Los microorganismos del rizosfera de los cultivos pueden afectar el crecimiento y desarrollo de los cultivos, mejorar la utilización efectiva de nutrientes y resistir adversidades y peligros. En este trabajo, se utilizaron seis variedades de trigo de primavera como material de investigación en la zona de cultivo seco del pie occidental de las Montañas Greater Khingan, y se llevaron a cabo dos tipos de tratamientos de control de agua: prevención de lluvia en seco (DT) y reposición de agua regulada (CK). Se analizaron sistemáticamente los rasgos fenotípicos, incluidos los índices fisiológicos y bioquímicos, la expresión de genes de resistencia a la sequía, la actividad enzimática del suelo, el contenido de nutrientes del suelo y las respuestas de bacterias y hongos funcionales potenciales bajo estrés por sequía. Los resultados mostraron que, en comparación con el control (CK), el marchitamiento, la caída y el amarillamiento de las hojas de las seis variedades de trigo de primavera se intensificaron bajo el tratamiento de sequía (DT). La altura de la planta, el peso fresco (FW), el peso seco (DW), la tasa fotosintética neta (Pn) y la conductancia estomática (Gs), el nitrógeno total del suelo (TN), el carbono de biomasa microbiana (MBC), el nitrógeno de biomasa microbiana (MBN), el fósforo de biomasa microbiana (MBP), el carbono orgánico (SOC) y los contenidos de fosfatasa alcalina del suelo (S-ALP) disminuyeron significativamente, entre los cuales, FW, Gs y MBC disminuyeron en más del 7.84%, 17.43% y 11.31%, respectivamente. Por el contrario, los contenidos de fósforo total del suelo (TP), potasio total (TK) y catalasa del suelo (S-CAT) aumentaron significativamente (< 0.05). y los genes se expresaron en altos niveles en T.D40, T.L36 y T.L33 y se expresaron a niveles bajos en T.N2, T.B12 y T.F5. Entre ellos, la expresión relativa del gen en T.L36 aumentó significativamente en 2.683 veces en comparación con CK. El TN y el TP del suelo son los más sensibles al estrés por sequía y pueden usarse como valores característicos del estrés por sequía. Con base en esto, se seleccionó una variedad tolerante a la sequía (T.L36) y una variedad sensible a la sequía (T.B12) para analizar más a fondo los cambios en los microorganismos del rizosfera. El tratamiento de sequía y las diferencias entre cultivares afectaron significativamente la composición de la comunidad microbiana del rizosfera. La sequía causó una disminución en la complejidad de la red microbiana del rizosfera, y la estructura de las bacterias fue más compleja que la de los hongos. El índice de Shannon y el número modular de la red de bacterias en estas variedades (T.L36) aumentaron, con ricas propiedades de red de pequeño mundo. Actinobacteria, Chloroflexi, Firmicutes, Basidiomycota y Ascomycota fueron las bacterias dominantes bajo el tratamiento de sequía. Las bacterias beneficiosas, y se enriquecieron en el rizosfera de T.L36. y se enriquecieron en el rizosfera de T.B12. En general, la sequía puede inhibir el crecimiento y desarrollo del trigo de primavera, y el trigo de primavera puede resistir los peligros de la sequía regulando la expresión de genes relacionados con la sequía, regulando metabolitos fisiológicos y enriqueciendo microorganismos beneficiosos.
Descripción
La sequía es el desastre natural más importante que afecta el crecimiento y desarrollo de los cultivos. Los microorganismos del rizosfera de los cultivos pueden afectar el crecimiento y desarrollo de los cultivos, mejorar la utilización efectiva de nutrientes y resistir adversidades y peligros. En este trabajo, se utilizaron seis variedades de trigo de primavera como material de investigación en la zona de cultivo seco del pie occidental de las Montañas Greater Khingan, y se llevaron a cabo dos tipos de tratamientos de control de agua: prevención de lluvia en seco (DT) y reposición de agua regulada (CK). Se analizaron sistemáticamente los rasgos fenotípicos, incluidos los índices fisiológicos y bioquímicos, la expresión de genes de resistencia a la sequía, la actividad enzimática del suelo, el contenido de nutrientes del suelo y las respuestas de bacterias y hongos funcionales potenciales bajo estrés por sequía. Los resultados mostraron que, en comparación con el control (CK), el marchitamiento, la caída y el amarillamiento de las hojas de las seis variedades de trigo de primavera se intensificaron bajo el tratamiento de sequía (DT). La altura de la planta, el peso fresco (FW), el peso seco (DW), la tasa fotosintética neta (Pn) y la conductancia estomática (Gs), el nitrógeno total del suelo (TN), el carbono de biomasa microbiana (MBC), el nitrógeno de biomasa microbiana (MBN), el fósforo de biomasa microbiana (MBP), el carbono orgánico (SOC) y los contenidos de fosfatasa alcalina del suelo (S-ALP) disminuyeron significativamente, entre los cuales, FW, Gs y MBC disminuyeron en más del 7.84%, 17.43% y 11.31%, respectivamente. Por el contrario, los contenidos de fósforo total del suelo (TP), potasio total (TK) y catalasa del suelo (S-CAT) aumentaron significativamente (< 0.05). y los genes se expresaron en altos niveles en T.D40, T.L36 y T.L33 y se expresaron a niveles bajos en T.N2, T.B12 y T.F5. Entre ellos, la expresión relativa del gen en T.L36 aumentó significativamente en 2.683 veces en comparación con CK. El TN y el TP del suelo son los más sensibles al estrés por sequía y pueden usarse como valores característicos del estrés por sequía. Con base en esto, se seleccionó una variedad tolerante a la sequía (T.L36) y una variedad sensible a la sequía (T.B12) para analizar más a fondo los cambios en los microorganismos del rizosfera. El tratamiento de sequía y las diferencias entre cultivares afectaron significativamente la composición de la comunidad microbiana del rizosfera. La sequía causó una disminución en la complejidad de la red microbiana del rizosfera, y la estructura de las bacterias fue más compleja que la de los hongos. El índice de Shannon y el número modular de la red de bacterias en estas variedades (T.L36) aumentaron, con ricas propiedades de red de pequeño mundo. Actinobacteria, Chloroflexi, Firmicutes, Basidiomycota y Ascomycota fueron las bacterias dominantes bajo el tratamiento de sequía. Las bacterias beneficiosas, y se enriquecieron en el rizosfera de T.L36. y se enriquecieron en el rizosfera de T.B12. En general, la sequía puede inhibir el crecimiento y desarrollo del trigo de primavera, y el trigo de primavera puede resistir los peligros de la sequía regulando la expresión de genes relacionados con la sequía, regulando metabolitos fisiológicos y enriqueciendo microorganismos beneficiosos.