完成单位：山东农业大学、金正大生态工程集团股份有限公司、山东省林业科学研究院、菏泽金正大生态工程有限公司
完成人员：杜秉海、马海林、陈宏坤、丁延芹、刘方春、徐淑班、邹朋、姚良同、刘幸红
获奖情况：山东省科技进步二等奖
项目简介：
本项目属于农业科学技术领域。当前，不合理施肥与连续种植导致的土壤质量下降、作物生长发育不良等问题严重困扰着经济作物产业的绿色发展。微生物肥料是维持土壤可持续生产能力、提高经济作物产量、改善产品品质的重要绿色投入品。但微生物肥料普遍存在作物亲和性差、土壤环境适应性不强、货架期短、效果不稳定等行业关键共性问题，严重制约着微生物肥料产业和绿色现代农业的可持续发展。针对以上问题，项目以具有作物亲和潜力的植物根际促生菌（PGPR）为研究对象，经过二十余年的科技攻关，实现关键理论、技术和产品的创新与突破：
1. 建立了PGPR菌种资源库和包含3个国际NCBI参照基因组的全基因组数据库，首创作物根际优势菌群自然筛选技术，获得17种经济作物高亲和促生复合菌系。筛选鉴定PGPR菌株1128株，建成的菌种资源保藏中心已成为国家农业微生物菌种资源平台的组成部分；建立了PGPR全基因组数据库，解析了PGPR菌株促生功能基因簇，构建了作物高亲和性促生复合菌系筛选体系，解决了功能微生物菌系与作物亲和性差、土壤环境适应性不强的难题。
2. 揭示了功能菌株的作物亲和机制与芽孢丧失机制，为高亲和型微生物肥料创制与应用提供了理论依据。发明了提供了理论依据。发明了PGPR-作物自然互作状态模拟技术，分析了作物互作转录组，明确了根系分泌物明确了根系分泌物中的主要趋化物质，探明了以功能菌株与作物互作及其定向迁移聚集为核心的作物亲和机制；突破多粘类芽孢杆菌遗传操作难题，首次构建了多粘类芽孢杆菌遗传操作系统，确定了自发突变株中Spo0A调控蛋白调控蛋白211位氨基酸位氨基酸Arg突变为211 His是芽孢丧失的决定因素。
3. 突破了类芽孢杆菌高产孢率液态发酵、丝状促生菌规模化纯种固态发酵及产品货架期短等技术难题，研制出经济作物高亲和型系列微生物肥料。创建了类芽孢杆菌液态发酵工艺，解决了类芽孢杆菌液态发酵菌株易自发突变、芽孢形成率低、密度低的问题；首创了以液固解决了类芽孢杆菌液态发酵菌株易自发突变、芽孢形成率低、密度低的问题；首创了以液固转相、气相双动态固转相、气相双动态固态发酵为核心的丝状促生菌三级发酵技术体系，攻克了纯种固态发酵规模化生产的工艺瓶颈；研发了细胞固定、杂菌抑制等活性增效技术，开发出系列新产品，其中：8种新产品获国家发明专利保护，14种新产品获得农业部登记证。
4、揭示了微生物肥料功能菌株田间根际环境定殖特性，评价了微生物肥料在不同经济作物上的应用效应，构建了17种主要经济作物的高效应用技术体系。基于绿色荧光蛋白报告基因标记的微生物肥料菌株跟踪监测技术，明确了功能菌株在作物根际环境中的定殖规律，为微生物肥料功能效应评价提供了重要依据；系统评价了高亲和型微生物肥料在提升土壤生物料在提升土壤生物肥力、消减土传病害、促进养分吸收中的应用效应。