“我們已經(jīng)從新疆鹽堿地采集的微生物里，篩選出能依靠亞磷酸鹽提供的碳與甲酰胺提供的氮而生長(cháng)的微生物�！苯�，南京工業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“南工大”）食品與輕工學(xué)院教授江凌團隊成員、南工大副教授劉偉打開(kāi)實(shí)驗室一個(gè)冷藏柜的柜門(mén)，向記者展示了一個(gè)微生物的世界。
只見(jiàn)幾層柜架上，擺滿(mǎn)了培養皿。里面的微生物雖然身份各異，但都有一個(gè)共同的使命，那就是貢獻出它們的耐鹽堿基因，推動(dòng)鹽堿地治理。
最近，團隊正在嘗試將這些微生物應用于農業(yè)，希望能降低微生物菌種發(fā)酵成本，高效開(kāi)發(fā)微生物菌劑。
系統篩選耐鹽堿微生物
新疆鹽堿地分布范圍廣、面積大，占全國鹽堿地總面積的22%，是潛在的耕地戰略?xún)滟Y源�！皹O端微生物因其強大的氧化還原能力，以及獨特的代謝產(chǎn)物，成為修復鹽堿及重金屬土壤最理想的微生物之一�！苯枵f(shuō)。
為了“喚醒”鹽堿地沉睡的微生物資源，從2012年開(kāi)始，歷經(jīng)十余年，南工大、南京師范大學(xué)、新疆農業(yè)科學(xué)院微生物應用研究所等機構的科研人員組建的聯(lián)合研究團隊，進(jìn)行上百次野外科考，在新疆輻射污染區、阿克蘇鹽山、羅布泊鹽湖、冰川一號、艾丁湖等特殊環(huán)境中，采集了500余份土壤樣本。
“經(jīng)過(guò)系統篩選，我們最終建立了國內最大的來(lái)源于新疆輻射、鹽堿等極端生境的農業(yè)微生物種質(zhì)資源庫，收錄了在極端環(huán)境中生長(cháng)的5297株微生物菌株，并從中發(fā)現了烏魯木齊異常球菌等14個(gè)微生物新種�！苯枵f(shuō)。
江凌團隊成員、南工大教授朱麗英介紹，從新疆鹽堿地中篩選耐受高鹽環(huán)境，并能促進(jìn)作物生長(cháng)的微生物，始終是團隊的目標。
團隊從農業(yè)微生物種質(zhì)資源庫進(jìn)一步篩選出白蟻菌IS7、芽孢桿菌HM-311等57株菌株�！斑@57株菌株中，86%的菌株可以在氯化鈉含量達10%的溶劑中生存，50%的菌株具有分解無(wú)機磷的能力。其中，白蟻菌IS7抗逆性能強，不僅在氯化鈉含量達10%的培養基上生長(cháng)良好，同時(shí)具有解磷、解鉀、固氮等特性；而芽孢桿菌HM-311對重金屬吸附去除率達90%以上�！眲フf(shuō)。
開(kāi)發(fā)微生物高效制備技術(shù)
想要將發(fā)現的極端微生物菌株用于土壤改良，需要將其大規模制備。
“以往制備菌株時(shí)，需要抑制雜質(zhì)產(chǎn)生，滅除不相干的菌，所以要在高溫高壓的發(fā)酵罐中進(jìn)行，能耗較高�！眲フf(shuō)。
團隊在經(jīng)過(guò)一年的摸索后，漸漸掌握了一種非滅菌高密度發(fā)酵過(guò)程放大技術(shù)。
“我們將發(fā)酵培養基中的磷源替換為亞磷酸鹽，氮源替換為尿素和甲酰胺后，發(fā)現培養基中并沒(méi)有滋生其他菌落，且亞磷酸鹽、尿素、甲酰胺為篩選獲得的微生物菌株提供了豐富的磷和氮。這意味著(zhù)，將這些物質(zhì)用于定向培養微生物菌株，可以提高培養的純度和效率，降低發(fā)酵成本�！眲フf(shuō)。在此基礎上，團隊進(jìn)一步通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和遺傳算法結合的智能模型，對發(fā)酵培養基成分進(jìn)行了優(yōu)化，以菌株的生物量和發(fā)酵體系中菌群結構為評價(jià)指標，確定了最優(yōu)發(fā)酵培養基組分，實(shí)現了芽孢桿菌的非滅菌發(fā)酵，使原料成本下降了30%。
鹽堿土壤修復效果顯現
“科研成果只有走出實(shí)驗室，在廠(chǎng)房車(chē)間、田間地頭開(kāi)花結果，才能真正地發(fā)揮作用�！苯枵f(shuō)，極端生境農作物種植是個(gè)系統工程，考慮到微生物菌劑的應用過(guò)程受溫度、酸堿度等環(huán)境條件影響，團隊制備了基于功能菌、海藻糖、生物炭的三聯(lián)復合微生物菌劑。
“我們將三聯(lián)復合微生物菌劑應用于在重金屬污染土壤中種植的盆栽玉米，發(fā)現菌劑固化了土壤中的重金屬離子，玉米芽與根對鉛離子的富集量分別下降了40.86%和51.34%，玉米植株長(cháng)度與干重分別提高了23.6%和73.3%�！眲フf(shuō)。
我國新疆地區鹽堿土地分布廣，農業(yè)種植難。針對這一問(wèn)題，團隊還與新疆天物生態(tài)環(huán)保股份有限公司開(kāi)展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，開(kāi)發(fā)了系列復合微生物菌劑，取得了3項肥料登記證，并在新疆石河子、阿克蘇等地區的鹽堿地進(jìn)行了鹽堿土壤修復示范工程。
江凌介紹，通過(guò)3—5年的推廣應用，堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質(zhì)等土壤肥力指標分別提高了26.3%、24.7%、40.2%、37.8%。同時(shí)，鹽漬化土壤農作物的生長(cháng)與存活率得到有效提升，其中，棉花、沙棘、甘草等作物存活率分別從57%、55%、60%提升至96%以上，畝產(chǎn)分別提升了21.5%，26.4%、18.3%。
“未來(lái)，我們希望能篩選出更多耐鹽、吸附土壤重金屬的微生物，用于改良江蘇等沿海區域的鹽堿地，以提高土壤肥力、植物產(chǎn)量�！苯枵f(shuō)。
來(lái)源:千龍網(wǎng)
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