丝状普里斯蒂亚菌助力生物节氮技术

湖北氮能生物科技有限公司首席科学家

石尚柏

当前，增效肥料在农业中发挥着越来越重要的作用，增效理念成为企业“十四五”战略的核心内容，企业纷纷瞄准增效产品发力，助力农业绿色高质量发展。

(相关资料图)

氮能生物依托于石尚柏博士领衔的权威专家团队，历经6年技术积累、3年精准研发，经过对全球两万多个菌种的筛选，重磅推出全球独家生物脲酶抑制专利技术——丝状普里斯蒂亚菌，该菌是全球独有的微生物菌株，并获得了农业农村部微生物肥料和食用菌菌种质量监督检验测试中心鉴定命名，具备生物节氮促氮、控氮锁氮、生根增效、促生抗逆等功能，可有效提升氮肥利用率，在农业版块的碳达峰以及碳中和也将发挥重大作用，前景广阔。

近日，《中国农资》记者特别专访了湖北氮能生物科技有限公司首席科学家石尚柏博士，就丝状普里斯蒂亚菌在微生物节氮方面的新突破进行了解读。

何谓丝状普里斯蒂亚菌？

对于丝状普里斯蒂亚菌的生物学特性，石尚柏博士作了详细阐述。

丝状普里斯蒂亚菌该属的成员是革兰氏阳性、好氧细菌，可以存在于土壤、粪便、植物的内部组织、海洋沉积物和植物根际。所有成员都可以产生内生孢子，大多数可以运动，在5ºC至48ºC的温度范围内生长，最佳生长温度在28~37ºC的范围内，嗜温性细菌。该细菌长2.5~3.5μm，宽0.5~1.5μm ，杆状。菌落1~3mm，圆形，红、粉红至白色。基因组分析，以16S 核糖体核糖核酸为特征，加上我们筛选出来的菌种，全世界共发现五个小种。

为何丝状普里斯蒂亚菌对作物有促生作用？

石尚柏解释说，丝状普里斯蒂亚菌的代谢产物是氨苄西林，它可以抑制根际病原菌。吲哚和乙酰妥英可以促进作物根系和茎叶生长；29种糖、醇、配糖体等生物活性物质可以提高作物抗逆能力；8种包括过氧化氢氧化酶、细胞色素氧化酶、苯丙氨酸脱氢酶在内的八种酶也能够提高作物活力。

节氮效果明显 实现农业可持续

众所周知，当前抑制氮素流失的主流途径主要有物理包膜和化学制剂，生物节氮技术的出现，将赋予传统氮肥更加多样化的功能，迅速改变当前氮肥节氮增效的应用市场。

石尚柏表示，氮能生物已经连续两年做了大量的关于丝状普里斯蒂亚菌在微生物节氮方面试验示范，主要聚焦小麦、水稻、玉米等大田作物。该项目从2020年立项，2021年开始试验，到2022年水稻试验示范取得出人意料的效果，再到2023与湖北省农科院鄂州实验基地进行了更加精细化的试验示范。大量数据表明，氮能生物的丝状普里斯蒂亚菌在节氮促氮、控氮锁氮、生根增效、促生抗逆等确实发挥着明显作用，甚至还通过试验示范取得了“提升氮肥利用率30%”的惊人成果。

石尚柏说，丝状普里斯蒂亚菌对甲烷排放还有抑制作用。在水稻田试验中发现，300kg氮肥追肥的条件下：丝状普里斯蒂亚菌每公顷减少甲烷排放38.03kg （CO2e 957.5kg）；而NBPT减少甲烷排放仅0.56kg （CO2e 14kg） 。传统NBPT除了第一天对甲烷有抑制作用外，其他时间对甲烷的排放还有不同程度增加。210kg氮肥条件下：丝状普里斯蒂亚菌每公顷减少甲烷排放58.01 kg （CO2e 1450.25 kg）; 而NBPT减少甲烷排放为-27kg （CO2e -875公斤） 。

丝状普里斯蒂亚菌对脲酶的抑制作用也非常明显。脲酶Urease，EC 3.5.1.5。它催化的是尿素水解为二氧化碳和氨的反应。细菌脲酶由三个不同的亚基组成，（α 60-76kDa，β 8-21 kDa，γ 6-14 kDa），形成（αβγ）3三聚体，具有2倍对称结构，富含半胱氨酸的酶， 酶摩尔质量在 190 和 300 kDa 之间。α 亚基是活性中心，苯丙氨酸脱氢酶和络氨酸脱氢酶通过对半胱氨酸的干扰来降低脲酶的活性。值得注意的是：脲酶活性下降，会减少土壤中氨和铵的浓度，从而减少了氨气的挥发和减缓硝化、亚硝化过程。

石尚柏表示：“从自然界寻找氮素肥料应用氮素流失与产生温室气体的生物解决方案，是实现农业可持续发展的最佳途径。后续研发团队还将进一步对丝状普里斯蒂亚菌的存活度、复配度以及代谢物，进行更深层次的研究和更详实的数据背书，推进丝状普里斯蒂亚菌技术成果进一步落地转化。”

编制 | 心 怡

监制 | 陆 璐

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