农业微生物制剂产业化关键技术研发与示范(5)

2020-02-21 11:21

及的问题广泛复杂,难度较大,所以有必要加强这方面的研究工作。

5.3 基因工程微生物 近几年来,基因工程微生物的研究十分活跃,并先于抗病虫遗传工程植物进入了实用化阶段。这一发展显示出生物技术用于生防微生物遗传改良的巨大潜力,并为新一代微生物农药的进一步研究开发奠定了基础。美国Mycogen公司将Bt毒蛋白基因转入定殖在植物根部的萤光假单胞菌中,使杀虫作用可延长到两周以上,对小菜蛾的杀虫效果与化学农药相当,这种工程杀虫菌剂无污染环境的副作用,1991年登记注册,商品名为MVP,成为一种新型的微生物杀虫剂,用于蔬菜害虫防治。 5.4 转基因抗病虫植物 转基因抗病虫植物为病虫害防治开辟了新路。1985年美国科学家将烟草花叶病毒外壳蛋白基因(cp)导入感病的烟草,转基因植株增强了对病毒的抵抗力。这种通过转cp基因获得抗病性的方法后来在蕃茄、马铃薯、大豆、水稻等多种植株上获得了成功。可见这是一种很有前景的生物工程研究。

(三) 微生物肥料的研究现状

利用微生物对农业加工废弃物进行处理,是废弃物无害化处理和资源化利用的一个重要有效途径。通过人工接种菌剂可提高微生物数量,促进农业加工废弃物无害化处理的过程,缩短处理时间,提高终产品的质量。目前商品化的菌剂有日本的EM菌剂、酵素菌等,我国正加速这方面的研究,目前得到农业部正式批准的有机物料腐熟剂只有15个,临时登记的产品为9个,我省还没有。通过添加其他营养

物质,制备成的高效液肥或固体肥料,对提高肥料的利用率,活化细胞,加强植物的环境适应力及抗病力有很好的作用。我所自主分离筛选的地衣芽孢杆菌,嗜热脂肪土芽孢杆菌等数十株功能菌株,在农业废弃物的堆肥化处理上,对促进堆肥的腐熟,缩短处理周期上的效果明显。将两种菌剂组合,研制成新型的微生物制剂,发挥各自菌株的优势,将对农业加工废弃物的资源化处理有重要的意义。

当前菌剂的研究正朝着高效,多功能,抗逆性强,易于保存,耐运输,方便使用的方向的发展。将不同功能,无拮抗的菌株组合在一起,组合形成高效复合微生物制剂是发展的趋势。市场上的许多微生物制剂存在应用不规范,作用机理不明确,有的甚至夸大其作用效果,产品单一,价格昂贵,生产的肥料使用效果不理想等缺点。不同的高效微生物制剂,可快速处理不同类型的农业废弃物,生产各类型的环境友好型肥料。研发高效微生物制剂,通过高效微生物制剂处理农业加工废弃物生产的环境友好型肥料具有无毒无害无残留,对环境无污染、肥效高、可增强土壤肥力、改善作物品质等优点。随着环境保护进程的推进,绿色食品产业化成为新的农业增长点,高效多功能微生物有机肥的需求将越来越大。

(四) 饲草创新利用与微生物饲料研究现状

国外20世纪60年代初就开始研究开发微生物饲料。目前,美、日、欧洲、中南美洲、东南亚等地均使用,并有推广普及的发展趋势。在日本和欧美,微生物饲料的应用具有相当长的历史,日本1991年活菌剂用量已达1000t以上,使用菌株最多的是Toyoi菌,其次是酪

酸菌、枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、乳酸菌、Biifd菌,也有多种菌的复合制剂。美国生产微生物饲料添加剂的公司较多,主要菌种是嗜酸乳杆菌、链球菌属和枯草杆菌,美国还有多种混有活菌配合物出售,主要用于犊牛育成及育肥期牛,其次为仔猪、母猪和火鸡等方面,销售额已超过3000万美元。我国于1994年批准使用的益生菌有6种:芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、黑曲霉和米曲霉。我国目前实际应用的菌株远远不止这几种,但最常用的仍为芽孢杆菌属、乳酸杆菌属、酵母菌属和粪链球菌属等。在秸秆等饲草利用方面,目前主要通过微生物处理转化技术,将秸秆等植物废弃物加工变为微生物蛋白产品;通过发酵技术对青绿秸秆处理制得青贮饲料;通过对秸秆等废物氨化处理,改善原料的适口性、饲喂安全性、保存性和营养价值等。杨红建等研究表明用阿魏酸酯酶预处理农作物秸秆等粗饲料,可促进瘤胃微生物对饲料细胞壁的降解。刘科等研究发现,利用发酵活杆菌发酵秸秆喂断乳后的仔猪,饲料报酬、日增重等指标均得到显著提高。但目前微生物发酵秸秆还面临许多困难,主要困难有:秸秆的纤维素、木质素与蜡质紧密结合在一起,抑制和降低了各种酶的活性;难以选育纤维素酶产量高的菌种;必须解决发酵过程中降解终产物对酶的合成及其活性产生反馈抑制的问题。因此从整体看,目前对秸秆等饲草的微生物饲料技术在快速发展的同时,仍然有许多难题有待攻关。

目前,微生物饲料在我国畜牧业已得到了广泛应用。随着人们对微生物饲料、畜产品质量重视程度的加强以及生物技术的迅速发

展,微生物饲料将向以下几个方向发展:(1)、对菌种的要求考虑更加全面,今后的微生物饲料,不光要考虑到其增重效果,还要考虑其安全性、长效性、多效性、广泛性、高效性和针对性,如控制臭味,改善和控制氮、磷的环境污染等因素。(2)、菌种由单一菌株向复合菌株或基因工程菌发展。如有益微生物(EM)即是由光合细菌、放线菌、乳酸菌及发酵型丝状真菌等多种微生物培养而成的复合微生物制剂。基因工程菌则向抗逆性强、多功能和生长快等特点发展。(3)、功能由单一功效向多功效方向发展。微生物饲料不应在功能上单一,而应同时具有如促生长、防治疾病、消除粪便臭味等多重效果。(4)、使用的对象和方法更加细化。使用对象针对不同动物、不同生长阶段。如适用于单胃动物的微生物所用菌株一般为乳酸菌、芽孢杆菌、酵母等,而适于反刍动物的却是真菌酵母。(5)、在使用方法方面,更倾向于根据菌种的不同特点设计不同产品,如乳酸菌的产酸能力强,但不耐高温,与一些微量元素等物质易产生拮抗,所以不宜在饲料,特别是颗粒料中添加,但可做成水剂直接饮喂。而芽孢杆菌及粪链球菌等耐受性强,可在饲料中直接添加,方便实用。

(五)“农业生产环境污染无害化治理新技术与示范应用

解决环境中存在的农药残留问题已经成为世界各国的研究热点。其中,微生物的降解作用也引起了更加广泛关注。到目前为止,人们已分离了许多可降解农药的微生物,这些微生物包括细菌、真菌、放线菌和藻类。其中,对细菌的研究较为深入,其次是真菌。细菌主要

有:假单孢菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、节细菌属(Arthrobacter)、棒状杆菌属(Corynebacterim)、黄杆菌属(Flavobacterium)、黄单孢杆菌属(Xanthomonas)、固瘤细菌属(Azotomonus)、硫杆菌属(Thiobacillus)等。真菌主要有:曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penlcillium)、木霉属(Trichoderma)、镰刀菌属(Fusarium)等。在这些微生物中,往往一种微生物可降解多种农药,如细菌中假单孢菌属的一些种可降解DDT、 一BHC、艾氏剂、毒杀芬、马拉硫磷等20多种农药,而真菌中曲霉属的一些种可降解狄氏剂屏狄氏剂、七氯、敌百虫、澳硫磷、地虫磷等多种农药。同时一种农药也可被多种微生物所降解 。存在于自然环境中的藻类对有机磷也有降解作用,如小球绿藻属(Chorolla)降解甲拌磷、对硫磷等。获取高效农药降解菌和降解基因的主要途径是从受污染的土壤、水体底泥、污水处理厂排出的污泥等受污染的环境介质中筛选、驯化、富集和分离 。

通常,人们直接从自然界筛选的降解酶活性较低,不能满足实际需要,可以通过定向诱变、随机突变或DNA改组以及加入强启动子等分子生物学技术提高其活性,以增强降解菌对农药的降解能力。DNA改组技术是1994年由美国Stemme博士首先提出来的,是一种在试管中模拟达尔文进化的过程,该技术可以大幅度地提高降解酶的活性,而又不需要知道酶的三维结构,自DNA改组技术诞生以来,得到了迅猛发展和广泛应用,美国已经开始用该技术去除农药污染物。加入强启动子可以提高降解酶基因的表达,有利于农药的降解 。


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