外米缀蛾虫粪和蜕皮在重塑根际土壤微生物组和代谢组中的应用

本发明涉及土壤微生物组和代谢组重塑，尤其涉及外米缀蛾虫粪和蜕皮在重塑根际土壤微生物组和代谢组中的应用。

背景技术：

1、根际土壤微生物主要包括存活在根际土壤中的细菌和真菌，不同的土壤微生物会对植物产生不同影响，根际微生物组在调节土壤养分循环的关键过程和维持作物生长方面发挥着重要作用。根际土壤中的代谢物来源于土壤微生物和植物的代谢活动，包括植物根系分泌物，以及微生物自身分泌的物质和对土壤中其他物质的代谢分解，土壤代谢组反映了植物和土壤有机体组合对生物和非生物因子的响应。根际土壤微生物组和代谢组会对植物生长产生重要影响。

2、昆虫养殖业会产生大量的废弃物，包括蜕皮和虫粪。昆虫蜕皮能够为土壤微生物提供营养元素；虫粪主要由粪便、未消化的饲料和脱落的外骨骼残留物组成，同样含有丰富的营养元素，同时还含有昆虫肠道来源的微生物群。因此，昆虫蜕皮和虫粪会对根际土壤微生物组和代谢组产生影响。但目前，昆虫蜕皮和虫粪对根际土壤代谢谱的影响尚未得到充分的研究，并且，不同昆虫产生的蜕皮和虫粪中所含的物质不同，因而对于根际土壤微生物组和代谢组的影响不同，其涉及的影响因素错综复杂，且目前尚无明确的规律可循，因此，要寻找能够对根际土壤微生物组和代谢组产生特定影响的昆虫蜕皮和虫粪，具有很大的难度。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了外米缀蛾虫粪和蜕皮在重塑根际土壤微生物组和代谢组中的应用。本发明发现，外米缀蛾的虫粪和蜕皮能够对根际土壤中的物生物组和代谢组产生特定影响，分别能够提高根际土壤中特定的几种植物有益微生物丰度，并提高特定的几种代谢物水平，这些代谢物参与了病原体防御、生长调节和植物-微生物群相互作用。

2、本发明的具体技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了外米缀蛾蜕皮在重塑根际土壤真菌组中的应用，所述重塑根际土壤真菌组包括提高根际土壤中腐质霉属(humicola)、毛壳菌属(chaetomium)、节丛孢属(arthrobotrys)和柄孢壳菌属(podospora)的丰度。

4、利用外米缀蛾(corcyra cephalonica stainton)的蜕皮，能够增加土壤中包括腐质霉属(humicola)、毛壳菌属(chaetomium)、节丛孢属(arthrobotrys)和柄孢壳菌属(podospora)这几个属在内的真菌的丰度，这些真菌对植物有益，例如：腐质霉属(humicola)被认为是一种有益的土壤真菌，能够分泌耐热几丁质酶和纤维素酶，促进昆虫蜕皮和植物生物量的分解，从而为植物和其他土壤微生物释放可利用的营养物质；毛壳菌属(chaetomium)和节丛孢属(arthrobotrys)分别具有疾病生物防治和捕获线虫的能力，并且能够产生几丁质酶。

5、作为优选，所述重塑根际土壤真菌组还包括降低根际土壤中镰刀菌属(fusarium)的丰度。

6、镰刀菌属(fusarium)的真菌是一种植物病原体，可侵染多种植物，引起根腐、茎腐和穗(粒)腐等病害。通过降低土壤中镰刀菌(fusarium)的丰度，能够改善植物健康，减少植物病害。

7、作为优选，所述根际土壤为辣椒根际土壤。

8、第二方面，本发明提供了外米缀蛾虫粪在重塑根际土壤真菌组中的应用，所述重塑根际土壤真菌组包括提高根际土壤中chaetomidium、单胞瓶霉属(phialemonium)、节丛孢属(arthrobotrys)和柄孢壳属(zopfiella)的丰度。

9、通过施用外米缀蛾的虫粪，能够提高根际土壤中chaetomidium、单胞瓶霉属(phialemonium)、节丛孢属(arthrobotrys)和柄孢壳属(zopfiella)这些植物有益真菌的丰度，从而改善土壤微生态，促进植物生长。

10、作为优选，所述重塑根际土壤真菌组还包括降低根际土壤中镰刀菌属(fusarium)的丰度。

11、作为优选，所述根际土壤为辣椒根际土壤。

12、第三方面，本发明提供了外米缀蛾养殖废弃物在重塑根际土壤细菌组中的应用，所述外米缀蛾养殖废弃物包括外米缀蛾的虫粪和/或蜕皮；所述重塑根际土壤细菌组包括提高根际土壤中鞘脂菌属(sphingobium)、固醇杆菌属(steroidobacter)、bauldia、褐指藻杆菌属(phaeodactylibacter)、鞘氨醇单胞菌属(sphingomonas)、剑菌属(ensifer)和酸杆菌属(acidibacter)的丰度。

13、bauldia尚无中文译名，故本发明中仅写明了其拉丁文名。

14、通过施用外米缀蛾的虫粪和/或蜕皮，能够提高土壤中一些具有促进植物生长性状和特定生态功能的细菌的丰度，具体而言：鞘氨醇单胞菌属(sphingomonas)和剑菌属(ensifer)是可以产生吲哚-3-乙酸(iaa)和赤霉素等植物生长调节剂的根瘤菌；酸化菌可以通过将fe(iii)还原为fe(ii)参与铁循环，而fe(ii)是叶绿素合成所必需的；鞘脂菌属(sphingobium)、固醇杆菌属(steroidobacter)、bauldia、褐指藻杆菌属(phaeodactylibacter)也均为植物有益微生物。

15、作为优选，所述根际土壤为辣椒根际土壤。

16、第四方面，本发明提供了外米缀蛾蜕皮在重塑根际土壤代谢组中的应用，所述重塑根际土壤代谢组包括提高根际土壤中刺槐素和迷迭香酸的水平。

17、刺槐素(robinin)和迷迭香酸(rosmarinic acid)能够增强植物抗病性，因此，利用外米缀蛾蜕皮提高根际土壤中的刺槐素(robinin)和迷迭香酸(rosmarinic acid)水平，有利于改善植物健康。

18、此外，外米缀蛾蜕皮对根际土壤代谢组的重塑效果显示了其能够促进玉米素(zeatin)生物合成和色氨酸(tryptophan)代谢途径，其中：玉米素(zeatin)是一种植物生长调节剂，能够促进养分同化和植物生长；色氨酸(tryptophan)是iaa途径的主要底物，在调节植物生长中发挥重要作用。

19、作为优选，所述重塑根际土壤代谢组还包括提高根际土壤中过氧化氢酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性。

20、过氧化氢酶能够提高微生物对外部胁迫的抗性；β-葡萄糖苷酶可使植物凋落物分解过程增强，促进土壤碳循环；脲酶和碱性磷酸酶能够增强氮磷循环，土壤养分循环的增强将有利于植物生长。

21、作为优选，所述根际土壤为辣椒根际土壤。

22、第五方面，本发明提供了外米缀蛾虫粪在重塑根际土壤代谢组中的应用，所述重塑根际土壤代谢组包括提高根际土壤中核黄素、麦芽糖醇、十五烷酸、糖胺和黄嘌呤酸的水平。

23、外米缀蛾虫粪的施用对土壤代谢组产生了强烈而复杂的扰动，能够刺激一些参与病原体防御、生长调节和植物-微生物相互作用的代谢物的分泌，从而改善土壤和植物的健康，具体而言：核黄素作为脱氢酶和氧化酶的细胞辅助因子，在代谢中起重要作用，可以调节植物生长，增强植物的抗逆性；麦芽糖醇是一种化学引诱剂，可以增强细菌在植物根部的定植；十五烷酸、糖胺和黄嘌呤酸具有植物生长调节或病原体抑制作用。

24、此外，外米缀蛾虫粪对根际土壤代谢组的重塑效果显示了其能够促进核黄素代谢和亚油酸代谢途径，其中，亚油酸具有抗菌特性，有助于抑制病原体。

25、作为优选，所述重塑根际土壤代谢组还包括提高根际土壤中过氧化氢酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性。

26、作为优选，所述根际土壤为辣椒根际土壤。

27、第六方面，本发明提供了外米缀蛾养殖废弃物在促进辣椒生长中的应用，所述外米缀蛾养殖废弃物包括外米缀蛾的虫粪和/或蜕皮；所述促进辣椒生长包括增加辣椒的株高、茎粗、地上鲜生物量或果实生物量，或者促进辣椒的光合作用。

28、不同植物对于根际土壤中微生物组、代谢组以及土壤性质的需求不同。本发明团队发现，外米缀蛾的虫粪和/或蜕皮对根际土壤中微生物组、代谢组和土壤性质的改变适合于辣椒的生长，既能使辣椒的株高、茎粗、地上鲜生物量和果实生物量提高，又能有效促进其光合作用(包括提高辣椒中的叶绿素含量，以及加快光合速率和蒸腾速率)。

29、作为优选，所述促进辣椒的光合作用包括提高辣椒的叶绿素含量、光合速率或蒸腾速率。

30、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

31、(1)本发明发现，外米缀蛾的虫粪和蜕皮分别能够提高根际土壤中特定的几种植物有益微生物丰度，并提高特定的几种代谢物水平，这些代谢物参与了病原体防御、生长调节和植物-微生物群相互作用。上述对根际土壤微生物组和代谢组的重塑作用有利于改善土壤微生态环境，促进植物生长和改善植物健康。

32、(2)本发明发现，外米缀蛾的虫粪和/或蜕皮对根际土壤中微生物组、代谢组和土壤性质的改变适合于辣椒的生长，能够对辣椒生长产生较为全面的促进作用。