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芽孢与非芽孢类菌的区别

信息来源:泰安大同不凡生物工程有限公司  发布时间:2022/9/14 15:33:15  浏览量:550 次


一、为什么说菌种的来源与功效密切相关?

二、芽孢杆菌是否为微生物肥料菌种?

三、为什么要研发生产非芽孢微生物肥料产品?

四、用于微生物肥料生产的非芽孢菌有哪些?

为什么说菌种的来源与功效密切相关?

多年研究和实践证明,微生物肥料菌种(菌株)来源,与它的效果密切相关。任何一个微生物“种”都是由许许多多

分类性状相似的个体,即“菌株”组成,它们之间在某些特征上仍然存在巨大差异,包括菌株起功效的特征。跟踪

调查发现,同样都叫枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),有的菌株能够合成植物激素吲哚乙酸,而其余大部分菌株

却没有此功能;少数枯草芽孢菌株能够降解纤维素,其余大部分菌株则不能。由此可见,生物肥料中添加未经实验

证实的菌株是很难保证达到所需生物功能目的的。现实中那些不具备微生物学研究、开发与生产能力的生物肥料生

产厂家,或是贪图价格便宜的企业,为了满足产品登记的要求,到市场上购买那些名称上相同的菌剂添加到产品

中,实际上却没有所标注的产品功能也就达不到其应用效果。


为了保障所生产的微生物菌剂能够达到特定的生物功效,就围绕所确定的生物功效进行菌种筛选工作。从自然界取

样筛选菌株时要考虑将来菌株的施用地点。如果是用于植物根部,取样时尽量收集根系,从根表和根际分离微生

物,然后从中挑选出具有我们需要功能的菌株。这样获得的菌株在根部定殖的能力可能较强,终表现出来的生物功

效就比较强。


芽孢杆菌是否为微生物肥料首选菌种?

目前我国的微生物肥料生产菌株多为芽孢杆菌。芽孢杆菌顾名思义就是能够产生芽孢的细菌。芽孢是抗逆性强的休

眠体,在常温干燥条件下可长期保持活性,芽孢可以方便地制成货架期长、性能稳定的微生物产品。这就是多数企

业选芽孢杆菌的原因,仅基于微生物肥料生产,而不是菌株的功效需要。


芽孢杆菌的生活周期包括营养生长阶段和芽孢形成阶段。营养生长阶段是它们代谢旺盛、产生各类次生产物、菌体

数量迅速增加的时期。芽孢杆菌发挥各种功能也全依赖生长代谢过程产生的次生代谢产物,一旦营养生长停止并生

成芽孢,芽孢杆菌就不再产生次生代谢产物,这意味着它们丧失了相应的功能。以枯草芽孢等为主的10多种芽孢菌

是目前我国微生物肥料的主流菌种。据统计,在有效产品登记证中,使用芽孢菌为产品占到90%以上。其主要原因是

由于芽孢菌生产性能和保存性能。通常芽孢菌繁殖快,生命力强,在不利的生长环境中,芽孢菌能产生休眠体芽

孢,由于芽孢对热、干燥、辐射、化学消毒剂和其他理化因素有较强的抵抗力,可在干燥和室温条件下长久存活,

因此,芽孢菌易于制成稳定且货架期长的微生物肥料产品而被广泛应用。但是,从已有的研究报告中可知,芽孢菌

作为微生物肥料,在提高土壤养分、促进作物生长的生物活性上却远不及非芽孢菌。尤其是芽孢菌在施入土壤环境

中后,一旦形成芽孢休眠体,便失去生物活性,其微生物肥效也随之失去。


我们追踪过一株枯草芽孢杆菌产品在根系的生长动态。刚施到根系时完全是芽孢(75℃加热处理15分钟与不加热处

理的菌数相同);1小时后测定发现芽孢萌发,根系上的菌体全是营养体(75℃加热处理15分钟没有菌落生长,不加

热处理菌数很多);24小时后测定发现菌体又全部是芽孢,随后连续测定7天皆为芽孢。这说明至少一部分种类的芽

孢杆菌在环境中发挥生物功能的时间窗口非常窄。


由此可见,由于产品保质期长,芽孢杆菌是目前微生物肥料生产的选菌种,从功能角度来看,这种实属无奈。未来

的发展方向应该是采用无休眠的非芽孢菌类。(李俊、杨国平)


为什么要研发生产非芽孢微生物肥料产品?

自然界中大部分种类的细菌是不产芽孢的,由于不产生休眠体,这些细菌只要不死亡就一直保持代谢活性,持续合

成和分泌各种代谢产物到环境中,因此发挥生物功能的时间要远远长于目前常用的芽孢菌。事实上,科研人员从自

然界分离各种功能菌株时,效果好的大多是非芽孢菌,如假单胞菌(Pseudomonads),但由于非芽孢菌不论是在液体

还是固体载体中都难以存活较长时间,不易进一步开发成为产品,这些效果好的菌基本上都停留在文献报道阶段。


但有一类非芽孢菌经过110年的不断研究,已经成功大规模地生产出各种稳定剂型,它们就是广泛应用的根瘤菌。根

瘤菌的种类繁多,尽管各种根瘤菌的生理生化性状各异,但都有相应的稳定产品在世界各地广泛使用,这表明革兰

氏阴性非芽孢细菌也可以做成相对稳定的微生物商品制剂。因此通过借鉴根瘤菌的生产工艺,将那些生物功能优异

的非芽孢菌制成实用的菌剂是完全可行的,非芽孢菌的应用前景非常光明,这将为农业微生物应用领域开辟出一个

新的时代。


不论是在液体还是固体载体中都难以存活较长时间,不易进一步开发成为产品,这些效果好的菌基本上都停留在文

献报道阶段。


功效

芽孢菌作为微生物肥料,在提高土壤养分、促进作物生长的生物活性上却远不及非芽孢菌。

持续合成和分泌各种代谢产物到环境中,因此发挥生物功能的时间要远远长于目前常用的芽孢菌。

活性

在施入土壤环境中后,一旦形成芽孢休眠体,便失去生物活性,其微生物肥效也随之失去。

只要不死亡就一直保持代谢活性,持续合成和分泌各种代谢产物到环境中。

用于微生物肥料生产的非芽孢菌有哪些?

在微生物肥料产品中,非芽孢菌产品(主要是根瘤菌)目前仅占不到10%,其产量更是不到2%。这与国外以非芽孢菌为

主要菌种的情况相比,存在很大的差异。如果长期使用以枯草芽孢杆菌等少数几个芽孢菌为菌种,不仅会造成微生

物肥料产品的趋同性和单一性,也难以发挥多样性的微生物功能,将限制了微生物种群多样性和在农业生产上的应

用,终制约微生物肥料产业的发展。


非芽孢菌产品具有功能上的许多优点。只要这些非芽孢菌存活,便可保持其代谢活性,即使在恶劣的土壤环境中,

也能表现出相应的生物活性,促进作物生长,体现出“雪中送炭”的价值。近年的许多研究结果,证实了非芽孢菌

的环境效应和对作物的促生效应。但由于非芽孢菌产品的存活保存条件苛刻、货架期短的问题,所以非芽孢菌做成

稳定的商业产品要求的技术和设备较高,有些菌还存在一定的技术困难,这是目前非芽孢菌较少被企业采用的主要

原因。


近年来,国外很多企业和学者,投入大量人力和经费开发具有商业与应用价值的非芽孢菌剂。经过长期研发,已基

本解决这类菌的产品稳定性问题,推出了许多非芽孢菌的微生物制剂,常用的生产菌种有:根瘤菌、乳酸菌、假单

胞菌、链霉菌等,以及真菌类的淡紫紫孢菌、木霉菌、酵母菌等。


在美国,已有不少非芽孢菌商业产品面市,主要是假单胞菌。这是因为假单胞菌是自然界广泛存在的细菌,它们的

代谢活性高,生物效应特别明显。国外假单胞类细菌产品的成功在相当程度上得益于根瘤菌剂的研制。根瘤菌是研

究时间长、研究深入的非芽孢菌。根瘤菌在国外已有110余年的商业应用研究历史,国外的根瘤菌剂研究非常先进。

例如大豆根瘤菌剂,在常温下存放一年仍可保持50亿/克的活菌数,坚实的根瘤菌应用研究基础为其他非芽孢的产品

研制提供了极为重要的参考借鉴。


来源:国际微生物

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