一些研究已经证明了内生细菌对农业相关植物的生长和适应性的相关性。然而，据我们所知，在智利极端环境如阿塔卡马沙漠（AD）和巴塔哥尼亚（pAt）中努力生存的植物内生细菌群落的组成，多样性和相互作用的信息很少。本研究的主要目的是分析和比较在智利极端环境中生长的代表性植物的根和叶相关的内生细菌群落的组成。取样的植物是：来自AD的Distichlis spicate和Pluchea absinthioides，以及来自pAt的Gaultheria mucronata和Hieracium pilosella。通过定量pCR和16S rRNA的高通量测序分别确定其内生细菌群落的丰度和组成。结果表明，PAT（1013～1014拷贝g）植物中16S rRNA基因的丰度较高−1 DNA），与AD（1010ー1012拷贝g−1 DNA）。在AD中，与D.spicata相比，在P.absinthioides中发现了由shannon指数估计的更大的细菌多样性。在两个生态系统中，内生菌的相对丰度较高主要归因于变形菌门（14%至68%），厚壁菌门（26%至41%），放线菌门（6%至23%）和拟杆菌门（1%）的成员。到21%）。我们的观察结果表明，两个地点的不同植物物种的组织样本之间没有共享大多数操作分类单位（OTU），这表明植物基因型（物种）对智利极端环境中细菌内生菌群落的影响，其中Bacillaceae和Enterobacteriacea可以作为关键分类群，揭示了我们的线性判别分析。
通过使用mothur程序ver。分析序列。1.34.0 (https://www.mothur.org)19.从序列中修剪出前150 nt，以去除读取结束时的低质量区域。使用Fastq-join软件连接配对末端测序读数20，修剪连接的测序读数以保持平均质量得分>35，均聚物长度>8 nt。去除引物序列中具有>2个错配和模糊碱基的序列。高质量的测序读数基于SILV A数据库版本进行比对。12321，并经过2%的预聚类步骤以消除可能的序列错误22。UCHIME软件用于鉴定和去除可能的嵌合序列23。为了避免非微生物群（例如叶绿体和线粒体）的影响，在随后的分析之前，通过Qiime进一步过滤序列以除去非微生物群分类群。在分别对AD和PAT进行统计分析之前，序列数据稀疏到每个数据集700和4500个序列读数。原始测序数据以登录号SRP156290保藏在NCBI的序列读取档案（SRA）中。对于统计分析，使用Shannon指数和基于丰度的覆盖率估计（ACE）通过mothur程序计算α多样性指数以及Good的覆盖率。使用R24中的“ggplot2”包进行微生物群落分类学分布的可视化。通过使用相似性分析（ANOSIM）和置换多变量方差分析（PERMANOV A）评估β多样性的差异。主坐标分析（PCoA）基于未加权的unifrac距离进行排序25。R中的VennDiagram软件包用于识别根和叶组织之间内生细菌群落的共享OTU 26。使用效应大小的线性判别分析（LDA）27评估与根和叶组织相关的分类群的变化，其使用Kruskal-Wallis和Wilconxon秩-丰度检验，然后利用线性判别分析（LDA）来估计效应大小。功能。
表格1。通过定量PCR（qPCR）测定Atacama Desert（Distichlis spicata和Pluchea absinthioides）和Patagonia（Gaultheria mucronata和Hieracium pilosella）植物根和叶组织中细菌总数这些值代表n=3的平均值±标准误差*共享同一字母的样本组没有显著差异（P≤ 0.05），然后进行Tukey事后检验。
表2。基于高通量DNA测序数据并通过mothur分析，Atacama Desert（Distichlis spicata和Pluchea absinthioides）和Patagonia（Gaultheria mucronata和Hieracium pilosella）植物根和叶组织内生细菌群落的覆盖率和α多样性program。†Sobs：以97%的相似性观察到的OTU数量。‡ACE：基于丰度的覆盖率估算*这些值代表n=3的平均值±标准偏差**在每个组织中共享相同字母的样本组没有显着差异（P≤ 0.05），然后进行Tukey事后检验。
图2。从Atacama沙漠（Distichlis spicata和Pluchea absinthioides）和Patagonia（Gaultheria mucronata）获得的植物根和叶组织的内生细菌群落中主要（A）和次要（B）类群（在门水平）的平均相对丰度和Hieracium pilosella）。图例：DSR：来自D.spicata的根组织，PAR：来自P.absinthioides的根组织，DSL：来自D.spicata的叶组织，PAL：来自P.absinthioides的叶组织，GMR：来自G.mucronata的根组织，HPR：来自H.pilosella的根组织，GML：来自G.mucronate的叶组织，和HPL：来自H.pilosella的叶组织。值代表3次重复的平均值。
图3。从阿塔卡马沙漠（Distichlis spicata和Pluchea absinthioides）和巴塔哥尼亚（Gaultheria mucronata和Hieracium pilosella）的植物获得的根和叶组织中的内生细菌群落中的分类群（在家族水平上）的平均相对丰度。图例：DSR：来自D.spicata的根组织，PAR：来自P.absinthioides的根组织，DSL：来自D.spicata的叶组织，PAL：来自P.absinthioides的叶组织，GMR：来自G.mucronata的根组织，HPR：来自H.pilosella的根组织，GML：来自G.mucronate的叶组织，和HPL：来自H.pilosella的叶组织。值代表3次重复的平均值。
图4。从（AD）Atacama沙漠（Distichlis spicata和Pluchea absinthioides）和（PAT）Patagonia（Gaultheria mucronata和Hieracium pilosella）获得的植物根和叶组织内生细菌群落的主坐标分析（PCoA）。图例：DSR：来自D.spicata的根组织，PAR：来自P.absinthioides的根组织，DSL：来自D.spicata的叶组织，PAL：来自P.absinthioides的叶组织，GMR：来自G.mucronata的根组织，HPR：来自H.pilosella的根组织，GML：来自G.mucronate的叶组织，和HPL：来自H.pilosella的叶组织。通过使用未加权的UniFrac距离进行分析。
图5。（AD）Atacama Desert（Distichlis spicata和Pluchea absinthioides）和（PAT）Patagonia（Gaultheria mucronata和Hieracium pilosella）植物根和叶中内生细菌群落共享OTU（n=3）。图例：DSR：来自D.spicata的根组织，PAR：来自P.absinthioides的根组织，DSL：来自D.spicata的叶组织，PAL：来自P.absinthioides的叶组织，GMR：来自G.mucronata的根组织，HPR：来自H.pilosella的根组织，GML：来自G.mucronate的叶组织，和HPL：来自H.pilosella的叶组织。
表3。Atacama Desert（Distichlis spicata[DS]和Pluchea absinthioides[PA]）和Patagonia（Gaultheria mucronata[GM]和Hieracium pilosella植物的根和叶组织内生细菌群落中共有和独特的操作分类单位（OTU）的分布[HP]），基于每种植物物种的高通量DNA测序数据（n=3）。
图6。（AD）Atacama沙漠和（PAT）巴塔哥尼亚植物生长的根和叶内的内生微生物群的关键系统型。通过使用效应大小的线性判别分析（LDA）和Kruskal-Wallis和Wilconxon等级丰度测试来评估植物区室之间的差异。直方图显示了针对植物根和叶组织上差异丰富的分类群（在家族水平上）的特征（在操作分类单位水平上）计算的线性判别分析分数。代表相同细菌家族的直方图条由不同的分类群推导出来。图例：DSR：来自D.spicata的根组织，PAR：来自P.absinthioides的根组织，DSL：来自D.spicata的叶组织，PAL：来自P.absinthioides的叶组织，GMR：来自G.mucronata的根组织，HPR：来自H.pilosella的根组织，GML：来自G.mucronate的叶组织，和HPL：来自H.pilosella的叶组织。
在家庭层面，生物信息学分析表明，两种生态系统植物的内层多样性都很高，突出了一些优势类群，如AD植物中的盐杆菌科，芽孢杆菌科，诺卡氏菌科和盐单胞菌科，以及模式中G.mucronata中的假单胞菌科。Halobacteriaceae和Halomonadaceae是古细菌和真细菌的系统发育多样性群体，能够在高盐生境中存活和增殖，例如来自AD49,50的土壤，包括一些内生菌，如Euryarchaeota，Kushneria endophytica，Salinicola tamaricis44,51-53。同样，Bacillaceae和Pseudomonaceae科通常被发现是植物内生的居民34,47,54。值得注意的是，AD和PAT植物之间家族多样性的对比揭示了位置之间内生细菌群落组成的显着差异。
最近的一项研究假设植物物种能够招募特定的内生细菌群落2,55。同样，Gadhad等[56]报道土壤接种芽孢杆菌属改变了西兰花根部内生细菌的多样性，均匀性和群落组成。然而，内生细菌群落的组成不仅可能受生物因素（如植物基因型或与其他微生物的竞争）的支配，还可能受非生物因素的影响，包括气候（温度和干旱）57和土壤栽培历史35。在这种情况下，在AD，PAT和Antarctic14植物的根际细菌群落中也观察到植物物种和位置之间的显着差异14。此外，内生细菌群落组成的差异可能是由于大部分独特的OTU（AD和PAT内球分别为93至234和195至341）与共享的OTU（AD和PAT内球分别为53和115）如图Venn所示，在植物物种之间。属于Firmicutes，Proteobacteria，Actinobacteria和Bacteroidetes的细菌主要在植物中观察到的独特OTU中观察到。与独特的OTU相比，共享OTU的数量较少，与牡丹草和红树林的观察结果相反，维恩分析显示根和叶样品中内生细菌之间OTU的重叠模式37,45。因此，我们的研究结果表明，我们在每个智利极端环境中研究的植物物种的内生层都包含特定的细菌群落，这些细菌群落的位置和植物基因型（物种）是独特的，其中Bacillaceae和Enterobacteriacea可以作为我们的LDA分析的关键分类群。
