微生物技术将给农业带来光明前景

文章来源:中国科学报
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发布时间:2016-07-20 11:34:42

日前,美国白宫科学和技术政策办公室(OSTP)与联邦机构、私营基金管理机构等共同宣布启动“国家微生物组计划”,该计划旨在所有的生态系统、大自然及人造世界里推动最前沿微生物科学的研究与技术创新水平。

  微生物组是由包括细菌、古细菌、真菌、原生生物和病毒等微生物组成的生态系统,它存在于生态系统的各个角落,发挥着不可替代的作用。

  这一计划开启了研究团体、联邦政府和产业界之间的复杂对话。美国政府已承诺,将拨款1.21亿美元带头启动一系列微生物科学领域新的研究项目。与此同时,大学、产业界及私人基金会等也有望投入共计4亿美元用于推动基础研究。

  微生物组研究的产业和临床应用前景十分光明。除了工业领域,农业也在利用微生物技术来提高农作物的韧力、抵抗力和生产力。已有很多大型企业和研究机构投巨资研究农业微生物产品,其主要用于防病、增强植物抗逆性、提升品质等方面;也有的为了促进植物在极端条件下的生长,对提高种植效益、促进农业种植多样化、保护环境、改善粮食安全都有益处。

  作为微生物学的一个分支学科,农业微生物学与农业生产实践密切相关,其研究与农业有关微生物的特性、生命活动规律及其作用过程的调控,从而促进农业生产发展。

  笔者认为,虽然农业微生物学这门学科还很“年轻”,但它对农业发展已经做了大量促进工作。在国际上对微生物逐步重视的形势下,我国的农业微生物学也应该有新的发展计划。未来几年应该着重发展以下几个方面的研究工作。

  一是开展利于腐殖质形成的微生物研究。腐殖质是决定土壤肥力的重要组成部分之一,它是微生物分解植物残体过程中产生的。研究证实,土壤腐殖质含量越多,土壤越肥沃。当前可利用的秸秆、养殖粪便、养殖污水、园林废弃物、餐饮垃圾、生活污泥等都是可用的,其中需要深入开展不同成分、不同条件、不同性价比的腐殖质研究。

  二是加强根际微生物探索。根际微生物是对植物根系直接影响的土壤范围内生长繁殖的一种微生物。根际微生物和植物间是互生关系,与植物根系相互作用、相互促进。微生物大量聚集在根系周围,将有机物转变为无机物,为植物提供有效的养料;同时,微生物还能分泌维生素,生长刺激素等,促进植物生长。应该加强根际微生物作用机理的生长条件研究。

  三是丰富功能微生物群体。功能型微生物泛指对环境和人类生产、生活有促进作用的具有特殊功能的微生物菌株。由于化学肥料和农药的过量不合理使用,导致土壤和水体养分富集,营养元素固定,这就需要微生物进行活化,以达到减肥、减药、增效的目的。同时,低品位的矿石再利用也涉及到微生物活化利用的问题。另外在防真菌和线虫方面也应该多做工作。

  四是勿忘极端微生物。极端微生物是最适合生活在极端环境中的微生物的总称,包括嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜压、嗜金、抗辐射、耐干燥和极端厌氧等多种类型。当前在林业、沙地治理以及化学肥料复配等多方需要有明显进展。以我国实施多年的北方地区秋冬季秸秆还田为例,调查显示,北方地区10月份左右进行收割、秸秆还田、喷洒腐熟剂,由于温度低,腐熟剂没有达到预期效果,大量的腐熟剂项目资金白白浪费,甚是可惜。反之,如果有耐低温菌株可供应用,那么这一措施还是可以进行的。

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