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南京农业大学在微生物肥料合成菌群构建方面取得重要进展

作者:尊龙d88AG旗舰厅  来源:  时间:2021-12-18 01:48  点击:

  各类植物益生芽孢杆菌是主要的微生物肥料生产菌种,其在单菌层面上的植物促生机制已有较深入的研究,主要包含活化根际养分、分泌促生活性物质和诱导植物系统抗性等。然而,植物益生芽孢杆菌对根际土著微生物的影响,以及这些改变是否对宿主植物有益,尚不清楚。

  近日,微生物生态学领域著名期刊The ISME Journal正式刊出了南京农业大学张瑞福课题组的最新研究成果,“Bacillus velezensis stimulates resident rhizosphere Pseudomonas stutzeri for plant health through metabolic interactions”。该研究发现施用典型根际益生芽孢杆菌SQR9不仅可以独自促进植物生长,其代谢产物还能诱导土著“帮手”微生物—施式假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)的显著富集,并与菌株SQR9共同在植物根际形成稳定的混菌生物膜。合成菌群的代谢建模、代谢组学分析以及功能基因敲除实验证明菌株SQR9能与土著施式假单胞菌代谢互养(Cross-feeding),拓宽了双菌菌群在植物根际的生态位宽度,并且这种代谢依赖驱动两株植物益生菌的长期共存,协同增强植物益生能力。

  基于以上理论,研究人员开发了以芽孢杆菌和假单胞菌为基础的合成菌群微生物肥料产品,盆栽实验证实该产品能显著促进植物生长并协助植物耐盐,效果显著优于单菌施用。基于本研究结果申请了微生物肥料产品专利。本研究实现了从理论探索到产品开发的完整闭环,为设计更高效的生物肥料菌群产品提供了理论指导。

  本研究由国家自然科学基金、国家重点研发计划和国家留学基金委等项目资助,南京农业大学资源与环境科学学院博士生孙新丽和徐志辉副教授为论文共同第一作者,徐志辉副教授和张瑞福教授为共同通讯作者。沈其荣教授,丹麦科技大学kos T. Kovács教授、Anna Drago副教授等均参与了该项研究。张瑞福课题组近年来围绕生物肥料功能菌株芽孢杆菌SQR9的植物益生机制,在根际定殖与成膜机制、促生物质挖掘、诱导植物系统抗性和拮抗土传病原菌机制等方面取得了一系列成果。相关工作在Cell Reports、Environmental Microbiology、Applied and Environmental Microbiology、Molecular Plant-Microbe Interactions和Journal of Proteomic Research等国际权威期刊发表。

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