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中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草所在菌渣發(fā)酵處理降低煙田土壤抗性基因和病原微生物危害方面取得新進(jìn)展

2023年12月15日 來源:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所網(wǎng)站 作者:黃斌
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近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所煙草病蟲害綠色防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在利用廢棄物共堆肥制備的菌肥降低煙田土壤抗性基因和病原微生物危害方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《環(huán)境研究(Environmental Research)》(JCR一區(qū),IF=8.3)上。

木霉屬真菌被廣泛應(yīng)用為農(nóng)業(yè)生物殺菌劑,由于木霉殺菌劑的普及,每年產(chǎn)生大量廢棄的木霉菌渣。木霉菌渣含有大量的養(yǎng)分和木霉孢子,常直接施用于田間或與有機(jī)肥混施,可促進(jìn)作物的生長并減少作物土傳病害發(fā)生。然而,糞肥、菌絲渣等廢棄物作為有機(jī)肥使用是農(nóng)田抗生素抗性基因(ARGs)和致病菌的主要來源。抗性基因被認(rèn)為是新興污染物,可能對全球人類健康構(gòu)成重大風(fēng)險(xiǎn)。堆肥可以有效去除廢棄物中ARGs和病原體,但堆肥施用后作物土壤-作物根際系統(tǒng)中金屬抗性基因(MRGs)、抗生物劑抗性基因(BRGs)和毒力基因(VGs)的變化特征及其驅(qū)動機(jī)制在很大程度上仍然未知。該研究采用未發(fā)酵木霉菌渣與有機(jī)肥混合法和高水分木霉菌渣共堆肥發(fā)酵法制備了兩種菌肥,結(jié)果表明,木霉菌渣共堆肥促進(jìn)了有機(jī)碳的分解,使菌肥中ARGs和可移動基因元件的絕對豐度降低了53.4%~65.0%;施用木霉菌渣與有機(jī)肥混合菌肥顯著提高了土壤中ARGs、BRGs和VGs的豐度和多樣性;而等量的木霉菌渣共堆肥處理則顯著降低了土壤和煙草根際中ARGs、BRGs和VGs的豐度和多樣性。通過共線網(wǎng)絡(luò)和基因排列觀察到MGEs與ARGs/BRGs/MRGs/VGs的陽性共現(xiàn)模式。進(jìn)一步分析表明細(xì)菌可移動基因元件觸發(fā)的水平基因轉(zhuǎn)移減弱直接驅(qū)動了木霉菌渣共堆肥處理煙田土壤中ARGs和MRGs豐度的降低。此外,木霉菌渣共堆肥處理通過改變細(xì)菌群落(如減少細(xì)菌宿主)或改善土壤性質(zhì)來降低土壤和根際中BRGs和VGs水平。該研究為合理利用廢棄物以最大限度地減少抗性組和病原微生物在土壤-作物根際中的污染和傳播具有重要意義。

煙草所黃斌博士為論文第一作者,王杰特聘研究員為論文通訊作者。中國海洋大學(xué)鄭浩教授參與指導(dǎo)了改項(xiàng)研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、魯甘科技協(xié)作項(xiàng)目、山東省重大農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目和煙草行業(yè)煙草病蟲害監(jiān)測與綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的資助。

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