有涌现性功能的合成菌群在作物育种上的应用前景

在农业生态系统中,微生物具有丰富多样的复杂生态学功能,这些功能的产生具有涌现性。所谓涌现性,指的是复杂系统中随着系统复杂性增加产生的新特性。有趣的是,虽然涌现性功能源于多物种的共同作用,但是所需物种数量通常较少。这不但为利用合成菌群探究涌现性功能的产生提供了可能,而且还为应用合成菌群改造植物菌群提供了抓手。种子菌群作为植物最早的微生物群落,其所包含的微生物具有多样性相对较低的特点。但是,其在植物共生菌群的演化过程中却具有重要作用。此外,受限于种子干燥、贫营养的微生境条件,生物膜是微生物在种子表面和内部存在的主要形式。因此,本文提出以有涌现性功能的合成微生物群落为种子包衣,或可成为在植物微生物组调控中最关键时间节点、最易于开展阶段的有效干预途径。在此基础上,分别从宿主和菌群角度介绍了调控种子菌群涌现性功能的潜在因素。在智慧农业的场景下,通过与种子芯片技术、无人智能化平台的结合,或可在农田中实现合成菌群的大规模施用和功能动态实时监测,为发掘具有特定功能的合成微生物群落、开展基于种子合成菌群生物膜包衣的应用提供可行途径,进而有望为微生物-作物联合育种技术的发展带来重大变革。

施用沼液和接种丛枝菌根真菌对甘草生长及重金属累积的影响

甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch）是一种重要的补益中草药。由于野生甘草面临过度采撷和资源耗竭,人工种植甘草规模日益扩大,发展低耗高效的甘草种植技术成为迫切需要。通过盆栽试验考查了不同沼液添加水平（沼液/去离子水体积比：10/0、9/1、5/5、1/9及0/10）下,接种丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）真菌Rhizophagus intraradices对甘草生长及重金属累积的影响。试验结果表明,AM真菌能够对甘草根系形成良好侵染,菌根侵染率在25.0%～48.4%之间。AM真菌对甘草表现出显著促生作用,接种处理使植株生物量、磷浓度及叶片叶绿素含量分别提高了171%～271%、64%～143%和98%～127%。施用沼液显著提高了植株磷浓度和叶片叶绿素含量,在提高土壤有机质含量和土壤全磷的同时,也增加了植物及土壤铬、铜和铅浓度。在沼液稀释比为10/0和9/1水平下,植物铬、铜和铅浓度超标,而接种AM真菌显著降低了植株重金属浓度至安全阈值以内。施用沼液同时接种AM真菌可在促进甘草生长的同时保障甘草品质,因而在甘草人工种植中具有潜在应用价值。

腐殖酸理化特性及其对酸性土壤中磷有效性的影响

采用土柱培养法,研究不同水平的腐殖酸与磷肥配合施用对酸性土壤中磷有效性的影响。结果表明:腐殖酸的添加能明显增加土壤的pH,降低土壤中交换性铝的浓度,提高土壤中有机质含量和阳离子交换量。腐殖酸显著改善了土壤的理化性状,利于磷素在土壤中迁移,促进土壤中磷有效性的提高。所以,腐殖酸与磷肥的配合施用是提高土壤中磷有效性的最佳选择。

防护网对冬枣生长和果实品质的影响

以7 a生的冬枣(Zizyphus jujuba Mill.)为试材,采用不同时间覆网并辅之根剪措施,研究防护网对冬枣生长及果实品质的影响。结果表明:冬枣开花前搭覆防护网结合根剪显著抑制了冬枣的二次枝生长、枣吊数量、坐果率、花量及产量,并明显降低了果实中的维生素C和可溶性糖含量,但未造成果实农药残留。而坐果后覆网加根剪对二次枝、坐果率、产量的抑制效果较小,并对枣吊数量和花量无明显影响作用。虽然坐果后覆网果实中检测到了农药残留,但相比对照显著降低,未对果实品质带来不利影响。2种覆网方式均降低了冬枣的光合特性。综合分析认为,坐果后覆网与根剪相结合是提高果实品质的有效措施。

施用沼渣和接种丛枝菌根真菌对甘草生长及矿质营养的影响

沼渣是厌氧发酵的残余物,可作为肥料施用,但因其含有一定量的重金属等有害物质可能导致环境污染风险.丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌作为植物共生真菌,可以促进植物对矿质养分的吸收,同时能够通过不同途径减轻重金属对植物的毒害.本文采用甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为供试植物开展盆栽试验,考察施用沼渣结合接种AM真菌对甘草生长和矿质营养的影响.试验结果表明,施用沼渣显著促进了植物生长,提高了植物生物量、磷含量和叶片叶绿素含量,与此同时提高了土壤有机质和磷、铬、铜、铅含量,并导致植物重金属含量显著升高.另一方面,AM真菌能够和甘草根系形成良好共生关系,但施用沼渣对菌根侵染表现出显著抑制作用.接种AM真菌促进了甘草生长、提高了根系磷含量及叶片叶绿素含量,同时显著降低了植株重金属含量至安全阈值以内.本试验表明,施用沼渣同时接种AM真菌可在促进甘草生长的同时阻控重金属污染风险,因而可作为沼渣安全利用的一种可行技术途径.

丛枝菌根共生建成的信号识别机制

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)共生是自然界中普遍存在的一种互惠共生现象,对促进土壤生态系统物质循环及维持生态系统稳定具有重要的意义。AM共生体的建立需要AM真菌和宿主植物间一系列复杂的信号识别、交换和传导。本文总结近年来相关文献,从AM共生体形成前期及AM共生体形成期两个阶段,分别综述了信号物质的生物合成过程、调控过程及其作用机制,希望有助于进一步认识AM共生体建成过程,同时通过分析当前研究工作的不足及未来研究动向,期望推动相关研究工作。

腐殖酸理化特性及其对酸性土壤中磷有效性的影响

本文采用土柱培养法，研究不同水平的腐殖酸与磷肥配合施用对酸性土壤中磷有效性的影响。研究结果表明：腐殖酸的添加能够明显增加土壤的pH值，降低土壤中交换性铝的浓度，提高土壤中有机质含量和阳离子交换量。腐殖酸显著改善了土壤的理化性状，