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项目年度编号
1900070151
中图分类号
S144
成果公布年份
2019
成果简介
该项目属于农业科学技术领域。
不合理施肥与连续种植导致的土壤质量下降、作物生长发育不良等问题严重困扰着经济作物产业的绿色发展。微生物肥料是维持土壤可持续生产能力、提高经济作物产量、改善产品品质的重要绿色投入品。但微生物肥料普遍存在作物亲和性差、土壤环境适应性不强、货架期短、效果不稳定等行业关键共性问题，严重制约着微生物肥料产业和绿色现代农业的可持续发展。针对以上问题，项目以具有作物亲和潜力的植物根际促生菌(PGPR)为研究对象，经过20年的科技攻关，实现关键理论、技术和产品的创新与突破：
1.建立了PGPR菌种资源库和包含3个国际NCBI参照基因组的全基因组数据库，首创作物根际优势菌群自然筛选技术，获得17种经济作物高亲和性促生复合菌系。筛选鉴定PGPR菌株1128株，建成的菌种资源保藏中心已成为国家农业微生物菌种资源平台的组成部分；建立了PGPR全基因组数据库，解析了PGPR菌株促生功能基因簇，构建了作物高亲和性促生复合菌系筛选体系，解决了功能微生物菌系与作物亲和性差、土壤环境适应性不强的难题。
2.揭示了功能菌株的作物亲和机制与芽孢丧失机制，为高亲和型微生物肥料创制与应用提供了理论依据。发明了PGPR-作物自然互作状态模拟技术，分析了PGPR-作物互作转录组，明确了根系分泌物中的主要趋化物质，探明了以功能菌株与作物互作及其定向迁移聚集为核心的作物亲和机制；首次构建了多粘类芽孢杆菌遗传操作系统，确定了自发突变株中Spo0A调控蛋白211位氨基酸Arg突变为211位His是芽孢丧失的决定因素，为破解类芽孢杆菌成孢难的行业共性难题奠定了理论基础。
3.突破了类芽孢杆菌高产孢率液态发酵、丝状促生菌规模化纯种固态发酵及产品货架期短等技术难题，研制出经济作物高亲和型系列微生物肥料。创建了类芽孢杆菌液态发酵工艺，解决了类芽孢杆菌液态发酵菌株易自发突变、芽孢形成率低、密度低的问题；首创了以液固转相、气相双动态固态发酵为核心的丝状促生菌三级发酵技术体系，攻克了纯种固态发酵规模化生产的工艺瓶颈；研发了细胞固定、杂菌抑制等活性增效技术，开发出系列新产品，14种新产品获得农业部登记证。
4.系统评价了产品在不同经济作物上的应用效应，构建了17种主要经济作物高效应用技术体系。基于绿色荧光蛋白报告基因标记的菌株跟踪监测技术，明确了产品功能菌株在作物根际环境中的定殖规律；系统评价了经济作物高亲和型微生物肥料在提升土壤生物肥力、消减土传病害、促进养分吸收中的应用效应；通过100多个田间试验，研究形成了产品的应用技术，制定了8套产品应用技术规程，明确了产品应用效果的稳定性。
项目获发明专利14项、实用新型专利1项、计算机软件著作权1项，制定各类技术标准4项，登记新产品14个；发表论文106篇，其中SCI收录16篇；培养硕博士研究生78名；近三年推广1459万亩，项目完成单位新增利润2.42亿元，农业增收节支58.36亿元，对推动中国微生物肥料产业技术进步和经济作物产业绿色可持续发展做出了重大贡献。
完成人
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