“氢农”科普 | 富集植物根际促生菌是氢农业的土壤生物学基础

文摘   2024-10-22 16:21   江苏  

导读


南京农业大学氢气生物学团队在第七届上海氢论坛上,提出氢纳米气泡水可以提升草莓产量的相关作用机制包括氢气可以富集土壤中的植物根际促生菌。

“氢”助乡村振兴 

研究发现使用氢纳米气泡水处理(HNW)的土壤中,相比于对照组(SW),伯克霍尔德菌属细菌丰度上升。



伯克霍尔德氏菌属是一类革兰氏阴性细菌,属于酸杆菌目,广泛存在于土壤、水和植物中,具有多种有益的农业应用,尤其是在植物保护和促进植物生长方面。


洋葱伯克氏菌(Burkholderia cepacia)


伯克霍尔德氏菌属主要体现在促进植物生长、提高抗病能力和增强植物对环境压力的耐受性。例如,洋葱伯克氏菌(Burkholderia cepacia)是一类在植物根际中作为促生菌,能够通过固氮、分解有机物等途径改善土壤质量,从而促进植物生长。Burkholderia phytofirmans也是一种内生菌,此菌种能促进植物根系的生长、提高植物对干旱和盐碱等逆境的耐受性。此外,它还能作为生物屏障,进而增强植物对病原菌的抗性。


氢气作用土壤伯克霍尔德氏菌的研究


在许多豆科植物中,固氮根瘤会产生氢气,并扩散到土壤中。目前研究发现,使用氢气(以富氢水或氢纳米气泡水的形式)灌溉到土壤中可以促进植物生长。


例如,将土壤暴露在氢气7-10天后会产生吸收氢气的能力,并导致土壤二氧化碳固定量和微生物生物量增加,说明氢气可以促进土壤微生物生长。相反,能吸收氢气的土壤高压灭菌后或使用抗生素处理后,土壤吸收和氧化氢气的能力会丧失。


Maimaiiti等在期刊Environmental Microbiology中发表名为:Isolation and characterization of hydrogen-oxidizing bacteria induced following exposure of soil to hydrogen gas and their impact on plant growth的研究论文。



该论文在氢气处理的土壤和可产氢的大豆根瘤附近土壤中分析菌群结构,发现伯克霍尔德氏菌属的细菌占比上升,并证明其可以促进春小麦幼苗的伸长。在拟南芥中进行验证,确实发现伯克霍尔德氏菌属可以提高植株的生物量。


根据上述结果,我们提出:氢气可以促进植物生长,不仅是因为氢气可以直接作用于植株本身,从而提升植株品质和产量;也可能与氢气(以富氢水或氢纳米气泡水的形式)灌溉到土壤中可改善土壤微生物菌群结构,其中有益于植物根系生长和整体植株发育的菌落丰度上升。因此,绿色低碳的氢水灌溉是一种有前景的农业栽培新技术,属于新质生产力范畴。



来源:氢奢农业



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