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文/ 發布于2020-09-24 瀏覽次數:2968
山東農業大學生命科學學院土肥資源高效利用國家工程實驗室研究員、山東省農業微生物重點實驗室微生物肥料創新研究中心主任杜秉海教授告訴記者,植物根際促生細菌并不是一個單一的菌種,而是由一系列不同功能的菌群構成。
不同菌種發揮大作用
杜秉海教授介紹稱,不同類型的菌株其功能是截然不同的。其中短短芽孢桿菌DZQ7是青枯病病原菌黑脛病病原菌,也是多種鐮刀病原菌等植物病原菌的拮抗菌株。田間試驗表明,該菌對煙草青枯病和黑脛病具有很強的生防效果。在研究過程中,科研人員還發現伊利諾伊類芽孢桿菌YZ29菌株產生的鐵載體能夠促進花生對鐵、氮、磷、鉀等養分的吸收。
現階段,我國的科研技術人員研制了10多個作物專用PGPR制劑,其中大蒜專用PGPR制劑、辣椒專用PGPR制劑、煙草專用PGPR制劑、草莓專用PGPR制劑等在田間大面積推廣應用,促生防病效果顯著。
PGPR制劑產業
科技創新意義深遠
杜秉海教授還告訴記者,鑒于我國作物連作障礙的普遍性與嚴重性,PGPR制劑在克服連作障礙方面的巨大潛力,PGPR制劑產業科技創新,將對我國農業的可持續發展產生深遠影響。PGPR菌株的大規模篩選鑒定及菌種資源平臺建設已經成型,PGPR菌株篩選鑒定仍然是今后很長時期十分重要的研究內容;同時還要建立國家PGPR菌種資源庫。
其一要進行基于高通量測序和組學的PGPR分子生態學研究。PGPR在作物根際的生態學規律是其能否發揮作用的關鍵。從分子水平,著重開展PGPR在作物根際定植規律、PGPR與作物根際微生物群落結構及功能相互關系、PGPR-作物相互作用規律、PGPR-非生物環境脅迫相互關系等。基于組學的PGPR作用機制研究,獲得一批具有自主知識產權的功能基因(簇),闡明其表達調控機制。為多功能PGPR工程菌提供理論技術支持和基因資源。
其二要構建PGPR多功能工程菌株構建及生物安全性評價。將多個PGPR菌株的不同功能基因(簇)整合到PGPR宿主菌細胞中,重構代謝途徑,構建具有促生、活化養分、降解自毒物質和生防功能的多功能PGPR基因工程菌株,并進行生物安全性風險評估。
其三要進行作物專用多功能PGPR制劑菌株組合優化研究。將來自同一作物根際的具有促生、防病、活化養分、降解自毒物質等不同功能的PGPR菌株進行協同性研究,進行菌株組合優化。獲得作物專用多功能PGPR制劑的最佳菌種組配。
其四要進行作物專用多功能PGPR制劑規?;a工藝研究。開展PGPR發酵工藝優化、劑型選擇、增效劑、保護劑等方面研究,建立高效、穩定的多功能PGPR規?;a工藝技術體系。建立作物專用多功能PGPR制劑應用技術體系研究,研究多功能PGPR制劑與化學肥料、有機肥料的組合使用技術與方法,建立技術操作規程。
PGPR具有廣泛應用前景
杜秉海教授總結稱,PGPR是根治作物連作障礙最行之有效的途徑,在農業可持續發展中具有廣闊的應用前景。PGPR能夠誘導作物產生對非生物脅迫的耐受性,有助于作物在逆境條件下的生長。
PGPR在大豆、花生、苜蓿等豆科作物生產中的應用,除具有防病、促生效果外,還可以作為根瘤菌的“助手”細菌,與根瘤菌協同接種,提高根瘤菌在種子表面的存活能力,激活根瘤菌結瘤過程,顯著提高根瘤菌接種劑的效果。近年來,利用PGPR對污染土壤進行生物修復方面的研究受到持續關注。PGPR能夠降解各種化學農藥,減少農藥對環境及農產品的污染;能夠鈍化重金屬,顯著提高重金屬清除效果;能夠促進具有生物修復功能的植物生長。
在PGPR制劑生產方面,生產工藝涉及菌劑工業化生產中的方方面面,是一個復雜的系統工程。它的科學化和最優化是節約成本、增加經濟效益和保證合格產品的基本要求。要達到這些目的,一方面不僅取決于菌種本身的性能;另一方面是科學、優化的生產工藝,即是要賦以合適的生產條件使菌的目的性能充分表達出來。(宋安勇)