随着现代农业不断发展,农业微生物和微生物制剂成为当今农业领域的研究热点。微生物制剂广泛应用于农业生产中的土壤改良、食品加工、肥料利用、育肥育种、农药替代等各个领域。研发与应用微生物制剂为农业生产提供了全新的思路和途径,菌株筛选、菌株培养和发酵工艺的优化、产品的稳定性和活性改良等方面备受关注,随着环保意识的不断提升,微生物制剂的应用在绿色生态农业中所占比重越来越高,有望成为今后微生物制剂研发的重要方向。在可持续发展和绿色环保方针政策下,农业微生物的广泛应用将带来革命性的农业生产变革,具有广阔的发展空间和市场前景。
本文将通过对几类农用微生物的功能应用介绍,分享微生物在农业生产方面的广泛价值,以供学习参考。
芽孢杆菌:
生物防治
1.枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis):能够分泌抑制细菌、病毒、真菌和病原体的生长的抗生素类物质,应用于控制由真菌和细菌引起的植物病害,是良好生物防治剂。
2.贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis):分泌多种多肽类活性物质,有效抑制多种植物病原菌,如辣椒疫霉、腐皮镰刀菌、尖孢镰刀菌、立枯丝核菌、褐斑病菌、茎点霉、灰葡萄孢石竹变种和油菜菌核病菌等,有效防控多种植物病害。
3.苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis):产生对多种昆虫害虫有毒的晶体蛋白,应用于多种蔬菜、水果、烟草等鳞翅目害虫的生物防治,是有机农业中常用的生物农药。
4.解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens):产生抗微生物化合物和促进植物生长,起到控制植物病害和提高农作物产量的作用。
5.蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus):促进植物生长、减少病害虫害,提高植物抵御不良环境的能力并减少化肥使用量,可应用于生物修复,部分蜡样芽孢杆菌也具有抑菌杀虫作用。
6.侧孢芽孢杆菌(Bacillus laterosporus):分泌抗微生物化合物,抑制植物体内外病原菌繁殖,减轻病虫害,降低农药残留。
7.球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus):分泌杀灭蚊子和黑蝇毒蛋白,可用作生物农药。
8.简单芽孢杆菌(Bacillus simplex):分泌抗微生物化合物,促进植物生长。
9.克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii):可控制植物病原体,促进植物生长。
10.阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai):分泌抗微生物化合物,促进植物生长。
11.索诺拉沙漠芽孢杆菌(Bacillus sonorensis):分泌抗微生物化合物,促进植物生长。
土壤改良
1.地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis):作为土壤生物安全检测指标之一,吸附并降解土壤中的苯、菲、含氮物质,改良盐碱地土壤环境,提高土壤肥力和植物的营养素可利用性。
2.巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium):一种重要解磷细菌,具有解磷固钾作用,产生促进植物生长物质并降解有机物质,广泛应用于有机农业。
3.多黏芽孢杆菌(Bacillus polymyxa):固定土壤中的氮,促进植物对土壤中含氮物质的利用效率,促进植物生长发育,也具有一定的抗微生物功效。
4.巴氏芽孢杆菌(Bacillus pasteurii):固定土壤中的碳酸钙,促进植物对钙的吸收利用,有助于土壤稳定和生物修复。
5.浸麻芽孢杆菌(Bacillus macerans):分解植物细胞壁中的果胶,应用于堆肥和生物修复。
6.纺锤芽孢杆菌(Bacillus fusiformis):分解植物材料中的木质素,应用于堆肥和生物修复。
6.耐盐芽孢杆菌(Bacillus halodurans):耐受高水平盐浓度环境,可在盐环境中分泌β-半乳糖苷酶和木聚糖酶,可应用于盐碱地环境的生物修复。
7.高地芽孢杆菌(Bacillus altitudinis):耐受并吸附重金属(铅、铜、钴等),分泌相关水解酶,应用于堆肥和生物修复。
8.环状芽孢杆菌(Bacillus circulans):分泌水解植物细胞壁相关酶,应用于堆肥和生物修复。
9.短芽孢杆菌(Bacillus pumilus):分泌水解植物细胞壁相关酶,促进植物生长,应用于堆肥和生物修复。
10.嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus):分解植物材料中的纤维素和半纤维素,应用于堆肥和生物修复。
作物育种
1.坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus):代谢产物中富含蛋白酶、淀粉酶、酯酶和有机酸等活性物质,疏松土壤,改善土壤微结构,利于作物生根。
2.迟缓芽孢杆菌(Bacillus lentus):分解土壤中的难溶性磷,具有溶磷、释钾和固氮功能,同时能在生长繁殖过程中产生有机酸、氨基酸、多糖、激素等有利于植物吸收和利用的物质。
3.橙色芽孢杆菌(Bacillus luteus):分解土壤中有机物质和纤维素、木质素等植物残骸,促进植物生长。
4.黄海芽孢杆菌(Bacillus marisflavi):分解土壤中有机物质和纤维素、木质素等植物残骸,促进植物生长。
5.尼氏芽孢杆菌(Bacillus nealsonii):分解土壤中有机物质和纤维素、木质素等植物残骸,促进植物生长。
肠道调节
凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans):增强家畜和家禽的消化,调节肠道菌群,促进肠道蠕动,增肥增产。
乳酸菌:
食品加工
1.短发酵剂乳杆菌(Levilactobacillus brevis):可用于酸菜、泡菜等发酵食品生产,也可用于制作酸面包和啤酒。
2.瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus):在乳制品工业中广泛用于生产奶酪,有助于调味和质地。
3.玉米乳酪杆菌(Lacticaseibacillus zeae):应用于酸菜或韩式泡菜等蔬菜类食品的发酵加工。
4.清酒广布乳杆菌(Latilactobacillus sakei):用于生产腌肉类食品,如意大利腊肠和香肠。
5.德氏乳杆菌乳亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis):应用于乳制品工业,以生产酸奶和奶酪。
6.旧金山嗜水果乳杆菌(Fructilactobacillus sanfranciscensis):在制作酸面包中起着关键作用,产生乳酸使面包具有独特酸味。
7.罗西氏麸皮乳杆菌(Furfurilactobacillus rossiae):存在于开菲尔乳品或酸面包中,具有益生作用。
8.类植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus paraplantarum):可用于泡菜、酸菜等发酵食品的生产。
9.植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum):在食品工业中广泛用作发酵蔬菜、乳制品和肉制品的发酵启动菌。
10.布赫纳氏慢生乳杆菌(Lentilactobacillus buchneri):可用于动物饲料发酵,如青、黄贮,或应用于蔬菜腌制。
11.德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii):应用于食品发酵,如酸奶、开菲尔饮品和奶酪等。
12.奶酪乳酪杆菌(Lacticaseibacillus casei):在食品工业中广泛应用于生产酸奶和奶酪等发酵乳制品。
13.鼠李糖乳酪杆菌(Lacticaseibacillus rhamnosus):生产发酵酸奶、奶酪等乳制品。
14.副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei):广泛应用于乳制品发酵加工。
15.嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus):广泛应用于乳制品发酵加工。
益生菌株
1.加氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri):有助于善肠道健康、减少炎症和帮助减轻体重。
2.约翰逊氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii):肠道环境中天然存在,具有改善宿主肠道健康和免疫功能,同时也正在探索其在疫苗和治疗方面的潜在用途。
3.唾液宿主关联乳杆菌(Ligilactobacillus salivarius):肠道环境中天然存在,能够改善口腔健康和免疫功能,也可用于呼吸道感染和过敏治疗。
4.罗伊特氏黏液乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri):天然存在于肠道或发酵食品中,主要应用于改善肠道健康和免疫功能,其在婴儿腹绞痛、炎症性肠病等疾病治疗方面具有潜在价值。
5.卷曲乳杆菌(Lactobacillus crispatus):在阴道环境中天然存在,主要起维护阴道健康和预防感染的关键作用,在改善机体菌群环境和疾病治疗方面具有应用价值。
6.发酵黏液乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum):在人类肠道和某些发酵食品中天然存在,能够改善肠道健康和免疫功能,也被应用于探索肠易激综合征和过敏症等疾病治疗的潜力。
根瘤菌
1.重氮慢生根瘤菌(Bradyrhizobium diazoefficiens):促进大豆、豌豆等豆科作物的生长。
2.埃氏慢生根瘤菌(Bradyrhizobium elkanii):促进大豆、豌豆等豆科作物的生长。
3.日本慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum):促进大豆、豌豆等豆科作物的生长。
4.海南根瘤菌(Rhizobium hainanense):促进大豆、豌豆等豆科作物的生长。
5.热带根瘤菌(Rhizobium tropici):促进豆类作物花生的生长,在造林项目中提高土壤肥力。
6.拉盖尔氏根瘤菌(Rhizobium laguerreae):促进豆类作物豌豆、扁豆等豆科作物的生长。
7.华特拉新根瘤菌(Neorhizobium huautlense):促进豆类作物豌豆、扁豆等豆科作物的生长。
8.吉氏副根瘤菌(Pararhizobium giardinii):促进豆类作物豌豆、扁豆等豆科作物的生长。
9.豆根瘤菌(Rhizobium etli):促进豆类作物豌豆、扁豆等豆科作物的生长。
10.高卢根瘤菌(Rhizobium gallicum):促进豆类作物豌豆、扁豆等豆科作物的生长。
11.菜豆根瘤菌(Rhizobium phaseoli):促进豆类作物豌豆、扁豆等豆科作物的生长。
12.豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum):促进豆类作物豌豆、扁豆等豆科作物的生长,修复受重金属污染的土壤。
13.豌豆学名根瘤菌(Rhizobium pisi):促进豆类作物豌豆、扁豆等豆科作物的生长,修复受重金属污染的土壤。
14.中美洲根瘤菌(Rhizobium mesoamericanum):促进豆类作物豌豆的生长,也可用于造林项目中提高土壤肥力。
15.草木栖剑菌(Ensifer meliloti):促进苜蓿等豆科作物的生长,以及修复受重金属污染的土壤。
16.鹰嘴豆中慢生根瘤菌(Mesorhizobium ciceri):促进鹰嘴豆、扁豆和豌豆等豆科作物的生长。
真菌
1.曲霉菌(Aspergillus spp.):具有广泛的工业、农业和医疗应用价值,可用于生产酶和有机酸,以制备食品防腐剂和调味剂,或用于发酵食品和饮料,此外,一些曲霉菌也被用于生产抗生素和免疫抑制剂。
2.球孢白僵菌(Beauveria bassiana):该菌是一种天然昆虫病原菌,能够感染昆虫最终致其死亡,是化学杀虫剂的有效替代品,被广泛用作生物防治剂,主要应用于粉蝶、蚜虫、蓟马、蜱和其他传播疾病的节肢动物媒介的生物防治。
3.虫草菌(Cordyceps spp.):虫草菌是一个包括多个因具有药用性质而知名的真菌属,常用于肾脏、呼吸系统、癌症等疾病的治疗,已经发现一些冬虫夏草的杀虫作用,正在开发其对虫害的生物防治潜力。
4.尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum):原本作为土壤真菌被发现,可以引起多种植物疾病,但一些镰刀菌属菌株具有生物修复潜力,这些菌株能够分解和代谢包括烃类、农药等多种有毒化合物,有助于恢复受污染的土壤和水源。
5.球囊霉菌(Glomus spp.):与植物根部形成互惠关系,能够形成称为丛枝菌根的结构,这些结构使植物能够更有效地从土壤中吸收营养,使植物能耐受更恶劣的环境压力,广泛用于农业和园艺,改善植物生长和增加作物产量。
6.金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae):一种天然昆虫病原菌,广泛用于消杀各种甲虫、白蚁和蚂蚱等虫害。
7.青霉菌(Penicillium spp.):因其生产多种抗生素而闻名,也用于制作各种奶酪,一些青霉菌具有清除环境污染物的生物修复剂潜力。
8.根霉菌(Rhizopus spp.):广泛用于发酵食品和饮料的生产,包括天贝、味噌和清酒,也用于生产有机酸,包括乳酸和柠檬酸。
9.木霉菌(Trichoderma spp.):一些木霉菌株能够寄生和杀死其他土传病原体,是有效的生物防治剂,也能通过增加营养元素的吸收和刺激植物的防御机制,广泛用于农业和园艺中控制植物病害和促进植物生长。
10.淡紫拟青霉菌(Paecilomyces lilacinus):内寄生性真菌,广泛分布于世界各地,是植物寄生线虫的重要天敌,能够感染线虫卵、幼虫和雌虫,可明显减轻多种作物根结线虫、胞囊线虫、茎线虫等植物线虫病的危害,具有功效高、寄主广、易培养等优点,在控制植物病原线虫方面具有显著功效。
在未来的研发和应用中,微生物菌剂及其生态学、功能互作机制将成为重点关注对象,明确微生物在生态系统中的作用和相互作用,及其与植物、动物、微生物间的互利共生关系,能够为微生物制剂的研发和应用提供更加科学的理论支持和技术保障,农业微生物、微生物制剂和微生物产品的研发和应用是一个不断发展的领域,未来将会有更多的创新和突破,为农业生产带来更加显著的贡献。