本研究介绍了一种新型肺炎克雷伯氏菌噬菌体φYSZKA,该噬菌体于2018年8月1日在中国典型培养物保藏中心完成保藏,编号为CCTCC NO。该噬菌体在提升土壤固氮能力方面显示出巨大潜力,为农业可持续发展提供了新的解决方案。
背景技术
噬菌体移植(Phage Transplantation)是指使用噬菌体来治疗细菌感染或控制细菌群体的一种技术。土壤噬菌体移植是将噬菌体引入土壤中,以控制或消灭特定的有害细菌,从而改善土壤健康和促进植物生长的一种技术。土壤噬菌体移植技术的优点是:①具有高度特异性。能够精确地靶向特定微生物群体,减少对非目标微生物的干扰;②环境友好。相比化学农药或抗生素,噬菌体作为天然存在的病毒,对环境的影响较小,分解产物也更安全;③可持续性。噬菌体可以在目标细菌内复制,因此可能需要较低的投入量,便能通过携带固氮功能AMGs持续作用于目标细菌群体。
通过相关文献查阅和专利检索,并未发现有关以噬菌体移植手段优化土壤微生物固氮体系,增强土壤固氮效率生物技术的公开发表和受理,与本发明最接近的现有方法是:制作微生物菌剂以促进土壤固氮,如发明公开号CN109970490A是制作固氮高活性复合微生物肥料,通过豆科植物中的固氮菌与紫色非硫光合细菌之间的协同效应,提高根瘤的固氮酶活性和土壤固氮强度;发明公开号CN102816709A是在同一发酵器内共培养两种不同功能性微生物,获得含有两种功能菌及其代谢物的产品以增强土壤固氮;而发明公开号CN109824404A、CN109096008A、CN107759402A、CN106434459A、CN105925270A是依次将生物固氮菌根瘤菌与废弃食用菌培养基、玉米芯、活性污泥及多源固废联合施用,通过补充作物生长所必需中微量元素、增加尾矿土和盐碱地土壤肥力的方式来提高土壤固氮能力。上述专利提到的菌种有芽孢杆菌属、乳酸菌属、酵母菌属、醋酸菌属、固氮菌属、根瘤菌属等多种微生物,但不同种微生物合作固氮尚未提及。同时还有多项专利涉及土壤微生物固氮贡献分析,如发明公开号:CN115980306A是通过对土壤微生物等中的氮元素进行同位素标记,分别测定土壤样品中的总氮含量以及被同位素标记的含氮量,计算得到土壤固氮总量;而CN108739205A则通过在火龙果母株周围植穴点播豌豆种子实现土壤固氮保墒。这些方法普遍认为微生物菌剂是当前土壤固氮的主要方式,然而对于土壤中广泛存在的噬菌体-宿主协同固氮通路的应用仍然缺乏研究和关注。
现有技术存在的主要缺陷是: 现有关于土壤微生物固氮技术中的微生物通常是选择性的,可能不全面覆盖土壤微生物多样性,导致固氮效果受限。此外,引入外来细菌菌剂可能对原有土壤生态系统产生影响,需要评估并确保长期的生态安全性,且一些微生物固氮技术可能存在肥效不稳定或持续时间短的问题,需要持续施用来保持土壤肥力;甚至全球气候变化可能影响微生物固氮活性和效果,如温度和降水模式的变化可能会影响菌剂的活性和固氮能力。
缺陷产生的主要原因有: 由于微生物种类繁多,每种微生物的生长条件、固氮能力和互作机制都有所不同,这导致在特定环境下,只有部分微生物能发挥作用,限制了固氮效果的广泛性和稳定性。此外,跨界微生物组的互作机制复杂,目前科学研究尚未完全揭示这些机制,导致微生物间协同固氮的潜力未被充分挖掘。
实现思路