Синтетические микробные сообщества значительно способствуют преобразованию компоста и росту сельскохозяйственных культур

Группа исследователей под руководством профессора Ли Дэцзюня из Института субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук добилась значительных успехов в использовании синтетических микробных сообществ (SynCom) для улучшения деградации лигноцеллюлозы, преобразования компоста и роста сельскохозяйственных культур.

Их последние открытия вносят новый вклад в устойчивое сельское хозяйство и были опубликованы в трёх статьях: в Chemical Engineering Journal, Bioresource Technology и Microorganisms.

Современные методы в сельском хозяйстве

В современном сельском хозяйстве компостирование является экологически чистым методом переработки сельскохозяйственных отходов. Оно преобразует органические отходы в удобрения и улучшает качество почвы. Применение SynCom, особенно в деградации лигноцеллюлозы, постепенно становится ключевой стратегией повышения эффективности компостирования.

Влияние на здоровье растений

Здоровье сельскохозяйственных культур тесно связано с балансом микробных сообществ в почве. SynCom может регулировать ризосферную микробиоту, улучшая поглощение питательных веществ и повышая стрессоустойчивость растений, что способствует их росту и устойчивости к болезням.

Механизмы действия SynCom

Команда впервые раскрыла ключевые механизмы, с помощью которых SynCom способствует деградации лигноцеллюлозы во время термофильной фазы компостирования. Внесение SynCom значительно снизило содержание лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы, одновременно повысив активность важнейших ферментов деградации, таких как лакказа, марганцевая пероксидаза, целлюлаза и ксиланаза.

Метагеномный анализ

Метагеномный анализ показал, что синтетические микробные сообщества значительно усиливают микробные метаболические пути, связанные с углеводным обменом, метаболизмом аминокислот, витаминным обменом и энергетическим обменом, оптимизируя структуру и функции микробного сообщества на генном уровне во время компостирования.

Влияние на грибковые сообщества

Кроме того, SynCom дополнительно улучшает преобразование компоста, регулируя грибковые сообщества. Исследователи обнаружили, что внесение SynCom увеличило относительное обилие ключевых родов грибов, таких как Cephaliophora и Thermomyces, и значительно повысило активность функциональных групп, тесно связанных с деградацией лигноцеллюлозы, включая разлагающие древесину грибы, неопределённые сапрофитные грибы и грибы, разлагающие опавшие листья.

Обогащение ключевых видов

Значительное обогащение ключевого вида Hydropisphaera (OTU10) было подтверждено как важный фактор деградации лигноцеллюлозы, что значительно улучшило качество органического удобрения после созревания компоста.

Применение для роста перца

Исследователи также изучили применение синтетических микробных сообществ для стимулирования роста перца. Внесение SynCom значительно увеличило высоту растений, диаметр стебля, количество листьев, содержание хлорофилла и жизнеспособность корней у растений перца.

Результаты высокопроизводительного секвенирования

Результаты высокопроизводительного секвенирования показали, что внесение SynCom значительно увеличило разнообразие ризосферных микробных сообществ и численность ключевых родов, особенно относительное обилие Sordariomycetes и Pseudarthrobacter, которые тесно коррелируют с ростом сельскохозяйственных культур.

В совокупности эти исследования подчёркивают внесение синтетических микробных сообществ как эффективный, экологически чистый подход к управлению сельскохозяйственными отходами и повышению урожайности. Полученные данные предлагают многообещающие новые стратегии и техническую основу для развития устойчивого сельского хозяйства.

По мере углубления исследований SynCom их потенциал в оптимизации компостирования и сельскохозяйственного производства будет всё больше реализовываться, играя значительную роль в продвижении развития зелёного сельского хозяйства.

Источник:
[Chinese Academy of Sciences](https://english.cas.cn/)

Источник