一种合成菌群的构建方法及其在药用植物高品质栽培中的应用技术

本发明专利技术提供了一种合成菌群的构建方法及其在药用植物高品质栽培中的应用，涉及植物栽培技术领域。该方法包括以下步骤：(a)分析目标植物根际土壤样品微生物的宏基因组DNA信息；(b)根据所述宏基因组DNA信息确定所述菌种的相对丰度；(c)根据所述菌种的相对丰度构建菌种之间的关联网络，根据关联网络分析图，选择菌株之间具有正相互作用较强的菌群作为合成菌群。本发明专利技术提供了一种人工构建菌群的方法，所构建的合成菌群在人参根系定殖效果好，群落更加稳定，功能更加全面且能够有效改善栽参根际土壤微环境，提升根际土壤有机质含量、总碳、总氮含量，促进土壤微团聚体的形成，改善土壤通透性，降低人参病情指数，促进人参生长和品质提升。质提升。质提升。

【技术实现步骤摘要】
一种合成菌群的构建方法及其在药用植物高品质栽培中的应用


[0001]本专利技术涉及人参栽培
，尤其是涉及一种合成菌群的构建方法及其在药用植物高品质栽培中的应用。

技术介绍

[0002]人参(Panax Ginseng C.A.Mey)为五加科人参属多年生草本植物，是传统的名贵药材，被誉为“百草之王”、“百药之首”，在中国已有四千多年的应用历史。人参含有人参皂苷、生物碱、糖苷、多糖和多肽，具有调节神经、抗癌、抗衰老、抗糖尿病、免疫调节、抗血栓等药理作用。同时，人参也含有多种人体所需的微量元素，因此，人参作为一种药食两用的植物资源，既符合人类对健康饮食的需求，又具有极高的药用价值。
[0003]人参主要分布在我国东北地区，20世纪90年代后，随着市场需求量的不断增大，对人参的获取逐步从林下野生采挖变为人工栽培，其栽培模式分为伐林栽参、非林地栽参和林下护育等模式，而农田栽参属于非林地栽参的一种，是利用传统农田地进行土壤改良后进行种植，该方式虽有效解决了伐林问题，但由于在农田栽参过程中大量施用化肥、农药虽提高了单位面积产量，却导致栽培人参土壤酸化、板结、有机质含量低，养分可利用性差，微生物群落结构破坏等问题，导致人参连作障碍发生，品质不断下降。
[0004]根际微生物是植物整个生命周期不可或缺的组成部分，拥有的基因数量远远多于植物基因组，被誉为植物的“第二基因组”，同时也是土壤物质循环和能量流动的主要驱动者。根际微生物影响土壤团聚体结构的形成和稳定，能提高土壤有机质含量、改善土壤养分循环、促进植物生长发育、增强植物抗逆性等方面均发挥着重要作用。以往的研究多集中在单一微生物如枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、荧光假单孢菌(Pseudomonas fluorescens)等对植物生长的促进作用。然而，大多数单一菌种由于受环境条件、微生物之间的相互作用等因素的影响，导致单一菌种促生功能较弱、定殖和稳定性较差，因此，以单一微生物为主的菌剂在应用时仍受到一定程度的限制与制约。
[0005]合成微生物群落(Synthetic microbial communities)简称SynComs，是合成生物学和微生物学的新兴交叉领域，是指利用微生物之间的相互作用设计并构建多菌种共存体系，从而突破功能微生物稳定定殖的技术壁垒，实现多种微生物功能互补，具有更强的稳定性以及环境友好等特点。目前，关于人参种植相关的合成微生物群落的相关内容还鲜有报道，鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一合成菌群的构建方法、合成菌群及其在药用植物高品质栽培中的应用。本专利技术提供了一种新的人工构建菌群的方法，本专利技术构建的合成菌群在人参根系定殖效果好，群落更加稳定，并且能够改善栽参土壤根际微环境，提升根际土壤有机质、铵态氮、速效磷和速效钾含量，促进人参对养分的吸收与利用和有效成分的积累，同时
降低人参病情指数，实现高品质人参栽培技术。
[0007]在一个方面，本专利技术提供了一种合成菌群的构建方法，包括以下步骤：
[0008](a)分析目标植物根际土壤样品中微生物宏基因组DNA信息；
[0009](b)根据所述基因组DNA信息确定所述菌种的相对丰度；
[0010](c)根据所述菌种的相对丰度构建菌种之间的关联网络，根据关联网络分析图，选择菌株之间正相互作用较强的菌群作为合成菌群。
[0011]本专利技术的专利技术人发现微生物定殖率低的原因与菌群之间的相互作用有关，因此，针对这一缺点采用合成菌群技术方法进行解决。本专利技术利用合成生物学和微生物组学构建具有相作用且功能互补的合成菌群，选择的群落是以关联互作网络分析为基础，根据微生物功能叠加增效、功能互补而构建合成群落。
[0012]在一个实施方案中，在步骤(c)中，通过生物大数据平台，根据所述菌种的相对丰度构建微生物的相互作用关系；优选地，所述生物大数据平台为派森诺基因云平台(https://www.genescloud.cn/)。
[0013]在一个实施方案中，所述方法还包括将所构建的合成菌群进行功能鉴定，并选择功能优异的菌种按等量混合方式进行复配，获得所述最优的合成菌群。
[0014]在一个实施方案中，所述基因组DNA信息为为根际土壤微生物组DNA 的基因片段的序列信息；所述菌种的丰度为菌种的相对丰度。
[0015]在一个实施方案中，所述药用植物为五加科植物；优选为人参属药用植物。
[0016]在一个实施方案中，所述合成微生物菌群包含以下至少3种的微生物菌种：聚硼贪噬菌(Variovorax boronicumulans)、嗜根寡养单胞菌 (Stenotrophomonas rhizophila)、嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、噬几丁质菌(Chitinophaganiastensis)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。
[0017]在一个实施方案中，所述合成微生物菌群由以下6种的微生物菌种组成：聚硼贪噬菌(Variovorax boronicumulans)、嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)、嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、噬几丁质菌(Chitinophaganiastensis)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。
[0018]在本专利技术中，由所述6种的微生物菌种组成构建的合成菌群具有固氮、解磷、解钾、产生长素和铁载体多种功能，存在功能互补。本专利技术选择最佳的最优合成群落，将最优合成群落接种到人参根系上，使其成功定殖。由所述6种的微生物菌种组成构建的合成菌群的群落定殖能力显著增强(菌株的定殖率高)。
[0019]在另一个方面，本专利技术提供了一种微生物组合物，所述微生物组合物包含前述的合成微生物菌群，优选地，所述微生物组合物由所述微生物菌种等量混合得到；
[0020]更优选地，所述组合物为片剂、颗粒剂、粉剂、溶液、混悬液或乳剂中的一种。
[0021]在另一个方面，本专利技术提供了所述的合成菌群或含有其所述的微生物组合物在改良土壤和/或促进药用植物生长及高品质栽培中的用途；优选地，所述药用植物包括人参。
[0022]在一个实施方案中，所述改良土壤包括使得人参根际土壤pH、有机质、总碳、总氮含量增加，有利于土壤微团聚体的形成，提高了土壤的通透性。
[0023]在一个实施方案中，所述的合成菌群或含有其所述的微生物组合物能够增加人参根系总根长、根系总表面积、根总体积、根平均直径和根尖数量，增加总皂苷含量，对人参生长、外在和内在品质均具有促进的作用。
[0024]在另一个方面，本专利技术提供了所述的合成菌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成菌群的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)分析目标植物根际土壤样品中微生物的宏基因组DNA信息；(b)根据所述宏基因组DNA信息确定所述菌种的相对丰度；(c)根据所述菌种的相对丰度构建菌种之间的关联网络，根据关联网络分析图，选择菌株之间具有正相互作用较强的菌群作为合成菌群。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在步骤(c)中，通过生物大数据平台，根据所述菌种的相对丰度构建微生物之间的关联网络分析；优选地，所述生物大数据平台为上海派森诺基因云平台。3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述方法还包括(d)将所构建的合成菌群进行功能鉴定，并选择功能全面优异的菌种等量混合进行复配，获得所述合成菌群。4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述宏基因组DNA信息为微生物组DNA的基因片段的序列信息。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的构建方法，其特征在于，所述药用植物为五加科植物；优选为人参属植物。6.根据权利要求1
‑
5任一项方法所获得的合成菌群，其特征在于，所述合成菌群包含以下至少3种的微生物菌种：聚硼贪噬菌(Var...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，穆朋，梁池嘉，刘政波，关一鸣，张悦，张淋淋，
申请(专利权)人：中国农业科学院特产研究所，
类型：发明
国别省市：