不同品種南瓜內生細菌多樣性及PICRUSt基因功能預測分析

黃子粵，劉文君，覃仁柳，龐師嬋，肖健，楊尚東?

1廣西大學農學院/植物科學國家級實驗教學示范中心，南寧 530004；2廣西壯族自治區(qū)農業(yè)科學院蔬菜研究所，南寧 530007

0 引言

【研究意義】南瓜（Cucurbita moschata Duchesne）又稱番瓜、金瓜、倭瓜等，為葫蘆科一年生蔓性草本植物，是我國重要蔬菜作物之一。南瓜富含多糖、維生素和人體必需氨基酸、β-胡蘿卜素、蛋白質、鈣、鐵、磷微量元素等營養(yǎng)成分，具有良好的營養(yǎng)價值和保健功能[1]。南瓜產品的開發(fā)日益受到世界發(fā)達國家的重視，已被公認為特效保健食品之一，具有廣闊的開發(fā)利用前景。我國地域遼闊，南瓜作物資源、類型豐富多樣，但南瓜作物的育種研究工作長期以來未能得到相應的重視，缺乏系統深入的研究[2]。目前南瓜育種主要以生物技術為優(yōu)勢手段，如體細胞變異體離體篩選技術、轉基因技術、分子標記輔助育種等，但南瓜育種基礎研究相對薄弱，已成為當前制約南瓜育種工作快速發(fā)展的瓶頸之一。植物內生細菌（endophytic bacteria）是指能在健康植物組織內棲居，但對植物不造成實質性的危害并與植物建立了和諧（compatible association）關系的細菌；其包含一生或一生的某一階段生活在植物體內的一類細菌[3]。內生菌是植物微生態(tài)系統的重要組成部分，在自然界長期的協同進化過程中，內生菌與寄主相互選擇，互相影響，形成互惠共生或者寄生的關系，且兩種關系在一定條件下可以相互轉換。近年來，已有針對同一作物不同品種間的內生細菌多樣性與群落結構特征的研究，如古麗尼沙·沙依木等[4]發(fā)現不同品種蘋果樹內生細菌群落多樣性較為豐富，種群組成與功能存在較大差異。開展不同品種南瓜內生細菌群落多樣性分析，不僅有助于揭示不同品種南瓜內生細菌群落結構特征，而且對挖掘利用有益內生細菌功能菌株，及開拓南瓜輔助育種新方向具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】研究表明，植物內生細菌可與植物結瘤固氮，促進植物合成多種生長激素助于生長，產生抗生素類物質增加植物的抗病性，以及促進植物對多種礦質元素的吸收，對宿主植物具有廣泛有益的生物學作用[5-7]。植物內生細菌遺傳多樣性是由基因型和外部生長環(huán)境等多種因素共同決定的[8]。近年來，已有研究表明不同種植物內生細菌群落結構存在很大差異，同一品種植物內生細菌群落結構也有所不同。ZHANG等[9]發(fā)現不同基因型水稻種子內的內生細菌群落組成雖然不存在顯著差異，但內生細菌的分布有明顯差異，特別是優(yōu)勢內生細菌屬。LAMIT等[10]研究也顯示窄葉楊基因型影響其嫩枝內生真菌豐度以及群落組成。HARDOIM 等[11]的研究表明基因型在很大程度上決定了不同水稻品種內生細菌群落的組成?！颈狙芯壳腥朦c】雖然目前不同作物內生細菌多樣性與群落結構特征有研究，但缺少針對南瓜莖內生細菌群落結構的研究?！緮M解決的關鍵問題】以不同品種南瓜作為研究對象，分析植株莖部內生細菌多樣性及群落結構特征，并進行相關的基因功能預測；探究不同南瓜莖部內生細菌群落結構組成差異及功能，旨在開發(fā)和利用南瓜內生細菌資源的同時，為構建南瓜新品種選育評價新體系提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集和處理

南瓜育苗時間為2019年8月，9月上旬定植于南寧市廣西農業(yè)科學院里建科學研究基地（108°02′ E，23°14′N）。2019年12月采集不同品種、無明顯病狀、生長性狀良好的南瓜健康植株（表1）相同節(jié)位的莖段樣品，每個品種隨機采集3株。采集后裝于經滅菌處理的密封采樣袋中，低溫冷凍送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進行PCR擴增并利用Illumina MiSeq測序平臺進行測序分析。

表1 不同品種南瓜品質特征Table 1 Quality characters of different pumpkin varieties

1.2 內生細菌多樣性分析

內生細菌多樣性分析，由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司基于MiSeq[12]平臺進行高通量測序，測序類型與引物序列見表2。

表2 引物名稱及序列Table 2 The primer name and sequence

DNA抽提和PCR擴增流程：根據E.Z.N.A.? soil DNA kit（Omega Bio-tek, Norcross, GA, U.S.）說明書進行微生物群落總DNA抽提，使用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA的提取質量，使用NanoDrop2000測定DNA 濃度和純度；使用 799F（5′-AACMGGATTAGAT ACCCKG-3′）對16S rRNA基因V5—V7可變區(qū)進行PCR擴增，擴增程序如下：95℃預變性3 min，27個循環(huán)（95℃ 變性 30 s，55℃退火 30 s，72℃延伸 30 s），然后72℃穩(wěn)定延伸10 min，最后在4℃進行保存（PCR儀：ABI GeneAmp? 9700型）。PCR反應體系為：5×TransStart FastPfu 緩沖液 4 μL，2.5mmol·L-1dNTPs 2 μL，上、下游引物（5 μmol·L-1）各 0.8 μL，TransStart FastPfu DNA聚合酶0.4 μL，模板DNA 10 ng，補足至20 μL。每個樣本3次重復。

Illumina Miseq測序流程：將同一樣本的PCR產物混合后使用 2%瓊脂糖凝膠回收 PCR產物，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit（Axygen Biosciences,Union City, CA, USA）進行回收和產物純化，2%瓊脂糖凝膠電泳檢測，并用 Quantus? Fluorometer（Promega,USA）對回收產物進行定量檢測。使用NEXTFLEX Rapid DNA-Seq Kit進行建庫：（1）接頭鏈接；（2）使用磁珠篩選去除接頭自連片段；（3）利用PCR擴增進行文庫模板的富集；（4）磁珠回收PCR產物得到最終文庫。利用Illumina公司的Miseq PE250平臺進行測序（上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司）。

原始數據上傳到NCBI數據庫進行比較。本研究選用ACE指數、Chao指數、Simpson指數、Shannon指數表征不同品種南瓜內生細菌豐富度和多樣性。其中，ACE指數和Chao指數表示物種的豐富度；Shannon指數和Simpson指數用于估算樣本中細菌多樣性；不同指數的計算方法和結果均基于上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司的 I-sanger云數據分析平臺（www.majorbio.com）進行。

1.3 數據分析與處理

數據采用Excel 2019和IBM SPSS Statistics 21統計軟件進行統計分析，并利用上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司提供的數據分析平臺 I-Sanger進行多樣性在線分析；同時構建物種群落豐度柱狀圖及OTU水平物種組成Venn圖，分析內生細菌門、屬分類水平的群落多樣性，以及不同品種南瓜莖內生細菌優(yōu)勢菌群占比，同時基于 I-sanger云數據分析平臺進行PICRUSt基因功能預測。數據以“平均值±標準差（SD）”表示。

2 結果

2.1 不同品種南瓜內生細菌多樣性分析

覆蓋率（Coverage）指數越高，則說明樣本中序列被測出的概率越高，而沒有被測出的概率越低[13]。由表3可知，樣品分析覆蓋率均達到99%，表明文中分析數據真實可信。5個不同品種南瓜莖部中內生細菌多樣性Shannon指數和Simpson指數在不同品種南瓜莖部中均無顯著差異；同時，豐富度Chao1和Ace指數在5個不同南瓜品種中也不存在顯著差異（表3）。這一結果表明栽植于相同環(huán)境條件下，不同品種南瓜莖部內生細菌多樣性和豐富度基本一致。由此推測，同一種作物不同品種間，植株內生細菌多樣性和豐富度受環(huán)境的支配可能大于品種自身的影響。

表3 不同品種南瓜莖部內生細菌Alpha多樣性指數Table 3 Alpha diversity index of endophytic bacteria in terms of different pumkin varieties

2.2 不同品種南瓜內生細菌群落歸類分析

5個不同品種南瓜莖部內生細菌分類水平上，共獲得18個門，30個綱，101個目，199個科，362個屬，567個種和863個OTU（表4）。本研究中南瓜作物共有的內生細菌OTU數目為369，不同品種南瓜莖部特有的內生細菌OTU數目存在一定差異；其中，‘桂豐 7 號’‘桂豐 8號’、雜交 F1代（G1519×G1511）、G1519、G1511品種莖部特有的內生細菌OTU數目分別為21、21、25、15和22；雜交F1代的屬、種及OTU數目均高于父母本（G1519和G1511）（圖 1）。由此可知，相同生長環(huán)境條件下，不同品種南瓜莖部內生細菌基于不同分類水平均存在數量上的差異。

表4 不同品種南瓜莖部內生細菌物種豐富度統計表Table 4 Statistical table of species abundance of different pumpkin varieties

2.3 不同品種南瓜內生細菌群落門分類水平

基于門分類水平發(fā)現（圖 2），不同品種南瓜莖部內生細菌共有的優(yōu)勢門類數量僅為3個，分別為變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）和厚壁菌門（Firmicutes）。其中，變形菌門（Proteobacteria）是5個不同品種南瓜莖部最主要的優(yōu)勢細菌門類，達63.49%—76.55%；其次分別為放線菌門（Actinobacteria，14.55%—32.28%）；厚壁菌門（Firmicutes，2.10%—4.51%）；擬桿菌門（Bacteroidetes）細菌雖然是‘桂豐 7號’‘桂豐 8號’以及雜交 F1代（G1519×G1511）和G1511品種南瓜的優(yōu)勢菌門，占比分別達1.46%、2.47%、1.64%和1.06%，但在G1519品種中占比低于1%，表明該細菌門類在G1519品種莖部屬于非優(yōu)勢的細菌門類；此外，衣原體門（Chlamydiae）細菌僅作為‘桂豐8號’南瓜莖部內生細菌的優(yōu)勢門類，占比2.27%，而在其他4個品種南瓜中占比均低于1%（表5）。

表5 優(yōu)勢細菌門分類水平豐度占比Table 5 Percent of dominant bacterial community on Phylum level

針對父母本（G1519和G1511）與其雜交F1代的門分類水平豐度占比分析，F1的厚壁菌門（Firmicutes）相對G1519（2.81%）和G1511（2.10%）較高，達到了4.51%；擬桿菌門（Bacteroidetes）在G1519中基本無分布，但在G1511和雜交F1代中占比均超過了1%；衣原體門（Chlamydiae）在父母本和F1中均無分布。上述結果表明，不同品種南瓜莖部內生細菌門分類水平結構組成相似，不同門類細菌豐度占比存在明顯差異。雜交品種與父母本品種的門分類水平優(yōu)勢內生菌屬組成及占比基本相同，可推測不同種類內生菌的聚集與作物品種之間存在關聯。

2.4 不同品種南瓜莖部內生細菌屬分類水平

屬分類水平分析發(fā)現（圖3），不同品種南瓜莖部內生細菌群落組成占比大于 1%的共有優(yōu)勢細菌屬有假單胞菌屬（Pseudomonas）、分枝桿菌屬（Mycobacterium）、劍菌屬（Ensifer）、德沃斯氏菌屬（Devosia）、苯基桿菌（Phenylobacterium）、鞘氨醇單胞菌（Sphingomonas）、鏈霉菌屬（Streptomyces）等 13個優(yōu)勢內生細菌屬。其中，假單胞菌屬（Pseudomonas）是 5個不同品種南瓜莖部內生細菌群落組成中占比最高的菌屬，其占比在‘桂豐7號’‘桂豐8號’、雜交F1代、G1519、G1511品種中分別達26.86%、33.02%、19.45%、12.93%和25.88%；其次占比在前5位的共有優(yōu)勢菌屬分別為分支桿菌屬（Mycobacterium）、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、劍菌屬（Ensifer）、unclassified_f__Rhizobiaceae、德沃斯氏菌屬（Devosia）（表6）。

表6 細菌屬分類水平結構占比Table 6 Percent of dominant community on Genus level of bacteria

此外，糖霉菌屬（Glycomyces）、Candidatus_Rubidus和Actinokineospora細菌僅是‘桂豐7號’南瓜特有的優(yōu)勢菌屬；纖發(fā)菌屬（Methylibium）細菌僅是G1519南瓜的特有優(yōu)勢菌屬。同時，就雜交F1屬分類水平上的優(yōu)勢菌屬進行分析，發(fā)現F1的內生細菌優(yōu)勢菌屬占比介于父母本（G1519和G1511）優(yōu)勢菌屬占比之間；父母本樣品中均無分布的菌屬如糖霉菌屬（Glycomyces）、Candidatus_Rubidus和Actinokineospora在雜交F1代的植株莖部中同樣未被檢測到。上述結果表明，內生細菌優(yōu)勢菌屬組成及豐度隨南瓜品種的不同而異，雜交品種內生菌群落結構組成占比與父母本之間無明顯差異?！鹭S7號’香芋南瓜莖部中特有的優(yōu)勢內生菌屬數量均高于其余4個南瓜品種；另一方面，‘桂豐7號’南瓜的可溶性固形物和維生素C含量均顯著高于其余4個南瓜品種；可溶性蛋白含量雖然與‘桂豐8號’和G1511間無顯著差異，但顯著高于相應的雜交F1代和G1519（表1）。由此推測，更為多樣的優(yōu)勢內生細菌屬可能是相同生長環(huán)境下，‘桂豐7號’南瓜可溶性固形物和維生素C含量顯著高于其他4個品種的重要原因之一；糖霉菌屬（Glycomyces）、Candidatus_Rubidus和Actinokineospora屬細菌有望作為提高南瓜品質的備選有益功能菌屬，以及作為南瓜品質評價的敏感生物學指標。

2.5 PICRUSt功能預測

PICRUSt是基于比對微生物群落的豐富度與數據庫，從而在不可觀測的情況下推測出生物群落的功能信息[14]。基于高通量測序技術和KEGG（kyoto encyclopedia of genes and genomes）數據庫比對，發(fā)現5個不同品種南瓜莖部內生細菌在一級功能層共包含6類生物代謝通路（圖4），即：代謝、環(huán)境信息處理、細胞過程、遺傳信息處理、人類疾病和有機系統。其中，代謝通路為5個不同南瓜品種的主要功能組成，占比分別為 67.46%、65.45%、67.43%、66.44%和67.66%（表7）。

表7 預測功能基因在不同樣品間的占比（一級功能層）Table 7 The proportion of predicted functional profiles in different pumpkin samples (Pathway level 1)

同時，針對不同品種南瓜莖部內生細菌基因二級功能層進行預測分析。結果發(fā)現，不同品種南瓜莖部內生細菌基因二級功能層主要由發(fā)育、感官系統、信號分子和相互作用、細胞群落-真核生物、排泄系統、消化系統等46個子功能組成（圖5）。

其中，‘桂豐7號’南瓜的能量代謝、類脂化合物代謝作用、碳水化合物代謝、氨基酸代謝、信號轉導、其他氨基酸的代謝、翻譯、輔助因子和維生素的代謝等37個二級功能層預測基因拷貝數均為5個品種中最多；細胞運動、循環(huán)系統和感染性疾病方面，病毒性的預測基因拷貝數最多的品種為‘桂豐8號’；信號分子和相互作用及發(fā)育的預測基因拷貝數最多的品種為雜交 F1代（G1519×G1511）；細胞生長和死亡與環(huán)境適應的預測基因拷貝數最多的是G1519；消化系統的預測基因拷貝數最多的品種為G1511。

此外，46個子功能組成中，除感官系統、信號分子和相互作用、發(fā)育（Development）、感染性疾病:病毒性和細胞群落-真核生物之外，雜交 F1代莖部內生細菌的預測基因拷貝數均最低。由以上結果可知，雖然不同品種南瓜莖部內生細菌基因二級功能層預測基因種類基本無差異，但基因拷貝數卻因品種不同而異?！鹭S7號’南瓜的可溶性固形物、Vc、可溶性蛋白和淀粉含量均表現為5個品種中最高（表1）；其莖部內生細菌功能基因的碳水化合物代謝、氨基酸代謝和輔助因子和維生素代謝的基因拷貝數均為5個南瓜品種中表現最高。由此推測，同種作物不同品種間，不同群落組成和豐度的植株內生細菌發(fā)揮各自的功能基因影響南瓜植株內部的合成代謝途徑，從而形成了不同品種南瓜即使栽植生長于相同的環(huán)境條件，也形成其相異品質果實的現象。

表8 部分預測功能基因在不同樣品間的占比（二級功能層）Table 8 The proportion of some predicted functional profiles in different samples (Pathway level 2)

3 討論

3.1 不同品種南瓜內生細菌豐富度與多樣性

植物內生菌廣泛存在于植物的各組織和器官中，表現豐富的物種與群落多樣性，是植物微生態(tài)系統的重要組成部分，對宿主植物的生長和健康均起著重要的作用[15-16]。內生菌的群落多樣性不僅取決于宿主植物基因型和內生菌種類，還與地理位置、氣候條件、土壤類型、養(yǎng)分脅迫、光溫、雨水、空氣濕度等環(huán)境因素緊密相關[17]。本研究基于高通量測序技術，對 5個不同品種南瓜莖部的內生細菌多樣性及群落結構特征進行了分析，發(fā)現相同環(huán)境條件下栽培的不同品種南瓜莖部內生細菌多樣性和豐富度基本一致。高增貴等[18]通過對不同玉米品種在不同生長期內生細菌進行分析后，發(fā)現其種類和數量均存在差異；劉洋等[19]研究超級雜交水稻種子內生細菌群落結構及其多樣性時，得到水稻種子基因型對其內生細菌的豐度及多樣性具有一定影響的結論；劉波等[20]探究不同品種水稻莖部內生細菌群落結構與其品種特性是否存在關聯的過程中，觀察發(fā)現內生細菌含量與穗粒數、結實率、千粒重、理論畝產存在極顯著正相關，而與水稻有效穗呈負相關；吳燕燕等[21]調查了 4個不同品種果桑植株內生菌多樣性特征后，發(fā)現各品種桑樹內生細菌多樣性特征存在較大差異；馬冠華和肖崇光[22]在針對不同品種和不同生長時期的煙草內生細菌類群做了初步分析后，指出不同煙草品種中的內生細菌種群不盡相同，內生細菌種群會隨著植株生長發(fā)育時期的不同而發(fā)生變化。內生細菌菌群密度在不同品種煙草葉片中不盡相同，可能與內生細菌對宿主的選擇性有關，煙草內生細菌與煙草共生關系的形成是長期自然選擇的結果[23]。以上研究均表明相同栽培條件下，同種作物不同品種間的內生細菌多樣性特征隨著植株自身基因型呈現差異。本研究結果與上述水稻、煙草和桑樹植株內生細菌多樣性研究的結果不一致，這一現象可能與作物的科屬有關，水稻、煙草和桑樹分別屬于禾本科、茄科和桑科作物，而南瓜屬于葫蘆科作物，具體原因有待進一步探討。另外，本研究發(fā)現在相同環(huán)境條件下生長的不同品種南瓜莖部內生細菌基于不同分類水平均存在數量上的差異。由此推測，雖然不同品種南瓜莖部內生細菌多樣性和豐富度受環(huán)境的影響可能大于品種，但內生細菌不同分類水平數量以及特有的細菌OTU數量仍根據品種的不同而異，而且雜交品種相較于父母本更能富集多種內生菌群落。

3.2 不同品種南瓜內生細菌門屬水平優(yōu)勢菌群

變形菌門（Proteobacteria）細菌是5個品種南瓜莖部中豐度最高的優(yōu)勢菌門，占比均達60%以上，其次分別是放線菌門和厚壁菌門。變形菌門細菌是植物內生細菌中最為普遍的一個門類，本研究結果與前人的研究結果一致[24-25]。變形菌門細菌包括許多負責固氮的物種，影響植物對疾病的易感性[26]。放線菌是生物活性化合物的常見生產者，天然抗生素的重要來源之一，在植物中廣泛存在[27-30]。長期的進化讓內生放線菌與植物形成了密切關系。在抵御逆境、抵抗病蟲害侵襲與促進宿主植物生長過程中，內生放線菌均發(fā)揮著不可替代的作用[31-36]。厚壁菌門細菌也是一類極為重要的微生物資源，在固氮、降解土壤中難溶化合物，并通過抑制病原微生物群，選擇植物有益微生物防治植物病蟲害等方面均發(fā)揮重要的作用[37-40]。微生物類群的豐富度和多樣性對維持植物生長健康至關重要。本研究中，南瓜植株莖部內生細菌優(yōu)勢門類與多數作物相似，且與品種無關，證實了內生細菌與宿主作物相互依存與共生的友好關系。

此外，假單胞菌屬（Pseudomonas）細菌均是 5個品種南瓜植株中占比最高的優(yōu)勢細菌屬。這一結果與前人的研究結果一致[41]。假單胞菌屬細菌是一種具有促進磷吸收和植物生長的生防菌[42]，在干旱脅迫條件下，一些假單胞菌株可通過產生胞外多糖保護細菌免受水分威脅[43]。SANDHYA等[44]在篩選分離有效的適應脅迫的植物生長促進菌（PGPR）時發(fā)現，接種假單胞菌可提高植物脯氨酸、氨基酸和可溶性糖的含量，減輕干旱對植株造成的傷害，從而提高植物的抗性。本研究也發(fā)現南瓜果實可溶性固形物含量高的品種，其假單胞菌屬內生細菌的豐度占比相對較高。

‘桂豐7號’香芋南瓜除了擁有與其余4個品種南瓜共有的優(yōu)勢內生菌屬外，糖霉菌屬、Candidatus_Rubidus和Actinokineospora等菌屬均為其特有的優(yōu)勢內生細菌屬；其中，糖霉菌屬細菌分離自土壤或藥用植物，絕大部分菌屬均分離自普通環(huán)境，只有Glycomyces halotolerans分離自極端特殊環(huán)境，并且研究表明該屬可耐受10%鹽濃度[45-47]；Actinokineospora在自然界中則是與土壤和植物凋落物密切相關[48]。更為多樣的特有優(yōu)勢內生細菌屬，可能是‘桂豐7號’香芋南瓜果實中可溶性固形物、Vc以及淀粉含量顯著高于其余4個品種南瓜的原因之一。其中，特有優(yōu)勢內生細菌屬的促生功能及其與南瓜品質的相關性，有待進一步的證實。

3.3 不同品種南瓜內生細菌基因一、二級功能層預測分析

近年來，基于高通量測序技術分析植物內生細菌的研究主要集中在細菌的多樣性和群落結構[49-52]分析上，針對細菌的有益功能研究相對較少。本研究基于MiSeq高通量測序結果進行PICRUSt功能預測分析發(fā)現，不同品種南瓜莖部內生細菌基因功能主要涉及代謝、遺傳信息處理等6個一級功能代謝通路以及能量代謝、類脂化合物代謝作用、碳水化合物代謝、氨基酸代謝等46個二級功能層。并發(fā)現5個品種南瓜中，‘桂豐7號’香芋南瓜莖部內生細菌的碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素代謝等37個二級功能層預測基因拷貝數最多。眾所周知，碳水化合物是植物生長的基本營養(yǎng)物質，并與果實品質的形成密切相關[53-54]；維生素C是植物代謝過程不可缺少的產物，參與體內活性氧清除，調控細胞分裂和細胞生長等多種生理過程[55-57]；另一方面，氨基酸是蛋白質合成的基礎，環(huán)境脅迫下植物體內的游離氨基酸代謝可以對植物的抗逆性起到指示作用[58]。本研究發(fā)現‘桂豐7號’香芋南瓜莖部內生細菌二級功能層中，碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素的代謝預測基因拷貝數最多，對應的果實中可溶性固形物、Vc和可溶性蛋白含量也最高。由此推測，不同品種植株中，由于其各異的內生細菌組成與豐度而形成的相異功能基因，影響著植株體內諸如碳水化合物、維生素以及氨基酸等營養(yǎng)物質的代謝途徑，從而表現出相同生長環(huán)境條件下，不同品種果實品質相異的現象。鑒于PICRUSt功能預測的局限性，諸多內生細菌的基因功能尚不清楚，有待進一步探究。

植株內部微環(huán)境共生的內生微生物不僅影響植物營養(yǎng)物質的吸收與循環(huán)，還關系著植物的健康與存活。目前研究已發(fā)現，不同基因型影響著植株內生微生物區(qū)系結構與組成[59-61]。這一現象也表明，隨著分析技術的發(fā)展和涉及微生物分類及功能數據庫的完善，內生微生物群落結構與功能預測有望作為作物育種和開發(fā)過程中的一個常規(guī)評價指標或縮短作物育種周期的有效技術指標。

4 結論

相同環(huán)境條件下，5個不同品種南瓜莖部內生細菌多樣性（Shannon和Simpson）和豐富度（Chao1和Ace）指數無顯著差異，表明環(huán)境條件對南瓜植株內生細菌多樣性和豐富度的影響高于品種間的影響；優(yōu)良的雜交品種具有富集內生細菌的趨勢，不同品質南瓜植株具有相異的內生細菌群落結構。不同品種南瓜莖部內生細菌群落組成相似，但豐度占比存在明顯差異；雜交品種內生菌群落豐度占比與父本和母本之間均無顯著差異；變形菌門、放線菌門和厚壁菌門是 5個品種南瓜共有的優(yōu)勢細菌門類。5個品種南瓜莖部內生細菌基因功能主要涉及代謝、環(huán)境信息處理、細胞過程、遺傳信息處理、人類疾病和有機系統6個生物一級功能層代謝通路，以及氨基酸代謝、轉錄、信號分子和相互作用等46個二級功能層代謝通路。假單胞菌屬（Pseudomonas）、分枝桿菌屬（Mycobacterium）、劍菌屬（Ensifer）、德沃斯氏菌屬（Devosia）等 13個菌屬是5個不同品種南瓜莖部的共有優(yōu)勢內生細菌屬；糖霉菌屬（Glycomyces）、Candidatus_Rubidus屬和Actinokineospora屬是高品質南瓜—‘桂豐7號’莖部特有的優(yōu)勢內生細菌屬，有望作為提高南瓜品質的備選有益功能菌屬，以及品質評價的敏感生物學指標。