食品期货研究所
 

为可持续农业储存关键的土壤细菌

默多克的国际豆科植物接种剂基因库正在保存国内和国际根瘤菌的收藏,以造福接种剂制造商, 研究人员和种植者.

 

研究领域

可持续农业

主要研究人员

格雷厄姆·奥哈拉博士,杰森·特波利博士

 

这个项目的需求是什么?

根瘤菌是一种独特的土壤细菌,能够通过与豆类的共生关系将大气中的氮“固定”为植物可利用的氮. 在农业作物轮作中, 当豆科植物接种精英根瘤菌株, 豆类和随后的谷类作物对氮的需求可以得到满足, 不需要人工肥料.

澳大利亚拥有世界上最发达的根瘤菌鉴定和接种剂选择项目之一. 将根瘤菌接种剂应用于豆类作物,每年可为农业节省约40亿美元的氮肥成本.

该项目成功的关键是建立根瘤菌菌株基因库,利益相关者可以从那里获取根瘤菌遗传物质. 目前默多克收藏的菌株始于20世纪50年代. 其中许多菌株是不可替代的,因为有些菌株在自然界中可能已不复存在,而目前的限制限制了生物材料的收集和进口. 由于冲突和政治不稳定,访问原始地点也可能受到限制.

 

项目是如何完成的

通过1美元.来自谷物研究与发展公司(GRDC)的5500万美元赠款, 根瘤菌收藏现在将永利皇宫登录网址的新的国际豆科接种基因库(ILIG)存储设施中进行管理, 2020年完工.

该设施可存储31个,~310株104株,000年安瓶, 在-80⁰度的冰箱中储存另外20个,000株. 结合, 开发了一个功能强大且用户友好的在线目录,使利益相关者能够访问品系和相关数据,以协助制定脉冲和牧草豆类选择计划.

从1950年代开始, 数百株根瘤菌作为接种剂被投放到全国各地的豆类作物中. However, 关于商业接种菌株的遗传数据很少,关于大量历史接种菌株的遗传数据几乎没有. 利用牛津纳米孔技术公司(Oxford Nanopore Technologies)的MinION测序设备,建立并实施了接种剂基因组测序的六步管道.

 

这个项目的结果和成就

对菌种收集的盘点显示有11种,来自33个国家和国际来源的460株根瘤菌保存在56,424年安瓶. 这些菌株是从59个国家收集来的, 从531种豆科植物中分离出103种根瘤菌.

使用MinION测序设备, 六种商业接种剂已成功测序, 通过补充测序步骤来完善目前正在进行的基因组组装.

ILIG正在为两个同样由GRDC资助的大型国家研究项目做出重大贡献, 其中一个旨在为澳大利亚南部中低降雨量地区开发新的年度牧场豆科植物物种, 另筛选扁豆根瘤菌的优良菌株, field pea, 鹰嘴豆和野豌豆.

该研究项目将持续到2024年6月.

 

其他案例研究