Синтетические микробные сообщества значительно ускоряют компостирование и рост растений

Исследовательская группа 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, повышения эффективности компостирования и стимулирования роста сельскохозяйственных культур.

Результаты, опубликованные в трёх статьях в журналах Chemical Engineering Journal, Bioresource Technology и Microorganisms, предлагают новые подходы к устойчивому сельскому хозяйству.

Компостирование — это экологичный метод переработки сельскохозяйственных отходов в удобрения. Применение SynCom для деградации лигноцеллюлозы стало ключевой стратегией повышения эффективности этого процесса. Кроме того, SynCom могут регулировать ризосферную микробиоту, улучшая усвоение питательных веществ и устойчивость растений.

Механизмы улучшения компостирования

• Ускорение деградации: Инокуляция SynCom в термофильной фазе компостирования значительно снизила содержание лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы.
• Повышение активности ферментов: Увеличилась активность ключевых ферментов деградации: лакказы, марганец-пероксидазы, целлюлазы и ксиланазы.
• Изменение метаболизма: Метагеномный анализ показал, что SynCom усилили микробные метаболические пути, связанные с метаболизмом углеводов, аминокислот, витаминов и энергии.
• Регуляция грибных сообществ: Инокуляция повысила относительную численность ключевых грибных родов, таких как Cephaliophora и Thermomyces, и активность функциональных групп, разлагающих лигноцеллюлозу (дереворазрушающие грибы, сапротрофы).
• Ключевой вид: Значительное обогащение вида Hydropisphaera (OTU10) было подтверждено как важный драйвер деградации, улучшающий качество готового органического удобрения.

Стимулирование роста растений

В опытах с перцем инокуляция SynCom привела к значительному увеличению:

• высоты растения,
• диаметра стебля,
• количества листьев,
• содержания хлорофилла,
• жизнеспособности корней.

Секвенирование показало, что SynCom повысили богатство ризосферных микробных сообществ и обилие ключевых родов, особенно Sordariomycetes и Pseudarthrobacter, которые тесно коррелировали с ростом культуры.

Вывод: Инокуляция синтетическими микробными сообществами — это эффективный и экологичный подход к управлению сельскохозяйственными отходами и повышению урожайности, предлагающий новые стратегии для устойчивого сельского хозяйства.