本發(fā)明屬于噬菌體，具體地，涉及一種原位土壤中分離得到的溶源性噬菌體群落在改良原位土壤固碳能力中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、礦產(chǎn)資源是全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，但不合理的開采內(nèi)造成了嚴(yán)重的環(huán)境破壞，包括采選冶遺留的尾礦庫、廢棄地以及下游受污染的農(nóng)田均產(chǎn)生不同程度的土壤重金屬污染。大量研究表明，微生物群落是反應(yīng)環(huán)境脅迫，穩(wěn)定性和生態(tài)機(jī)制的重要敏感性指標(biāo)。環(huán)境微生物群落代謝多樣性，使其介導(dǎo)礦區(qū)重要元素生物地球化學(xué)過程，對(duì)于調(diào)控金屬遷移活化，以及礦區(qū)土壤生態(tài)恢復(fù)發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2、病毒是環(huán)境中土壤微生物群落的重要組成部分，噬菌體(或簡稱噬菌體)是感染細(xì)菌的病毒，通過復(fù)雜的拮抗和共生關(guān)系調(diào)節(jié)微生物群落的生態(tài)和進(jìn)化過程。通過拮抗相互作用，噬菌體通過裂解感染控制宿主種群大小，并通過釋放被困在微生物生物量中的營養(yǎng)物質(zhì)(即病毒分流)來促進(jìn)微生物生物量的周轉(zhuǎn)。許多噬菌體也能夠進(jìn)行溶源感染，這包括將噬菌體dna摻入宿主基因組。噬菌體dna的存在可以以不同的方式影響細(xì)菌基因組，這可能導(dǎo)致宿主表型的變化。作為基因水平轉(zhuǎn)移的載體，噬菌體在宿主之間不斷地進(jìn)行基因交流或突變，使得噬菌體和微生物獲得新的性狀和功能，這種共進(jìn)化過程推動(dòng)了地球生物群落的演替。噬菌體參與土壤碳循環(huán)的兩種途徑為：裂解宿主群落導(dǎo)致代謝物釋放，進(jìn)而促進(jìn)環(huán)境有機(jī)碳積累；或通過溶源手段將編碼的輔助代謝基因(auxiliary?metabolic?genes，amgs)整合到宿主基因組上，共同參與宿主介導(dǎo)的碳生物地球化學(xué)循環(huán)，協(xié)助宿主進(jìn)行生物合成功能，最終實(shí)現(xiàn)固碳。

3、為了提高礦區(qū)土壤的固碳能力，通常會(huì)使用添加相關(guān)外源微生物菌劑、生物污泥肥料等生物修復(fù)技術(shù)。如專利cn118140642a公開了通過向礦區(qū)的復(fù)墾土壤播撒礦物質(zhì)肥料和混合微生物菌劑，提高土壤固碳能力，發(fā)揮礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的碳匯作用。專利cn118355760a公開了煤礦區(qū)周邊土地的土壤施加污泥肥料進(jìn)行堆肥，并噴灑巴氏芽孢桿菌微生物菌劑，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤持水保肥能力，恢復(fù)微生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而提高土壤的固碳能力。專利cn115462205a則使用改性生物炭、復(fù)合菌劑等土壤混合改良劑提升礦山生態(tài)修復(fù)區(qū)固碳增匯，對(duì)水土流失的礦山土壤進(jìn)行改良，成本低且環(huán)保。此外，也有專利cn?118497149a公開了注重了噬菌體在土壤固碳的作用，優(yōu)化土著細(xì)菌共生網(wǎng)絡(luò)，提高土壤固碳潛力。然而這幾種方法均為引入外源微生物菌劑、噬菌體，其中，利用微生物菌劑，忽視了噬菌體與宿主的協(xié)同作用效果；而引入外源噬菌體可能干擾原土壤微生物群落的自然平衡，同時(shí)噬菌體對(duì)特定細(xì)菌有高度特異性，但土壤中細(xì)菌種類繁多，噬菌體的效果可能在不同環(huán)境條件下不穩(wěn)定或有限。而且無論是外源微生物菌劑還是噬菌體，其自身或其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物都可能存在二次生物污染的風(fēng)險(xiǎn)，干擾土壤微生物群落的自然平衡，導(dǎo)致潛在負(fù)面的生態(tài)后果。專利cn?119101721?a公開了一種溶源性噬菌體群落及其提取方法和應(yīng)用，從原位土壤從分離得到的溶源性噬菌體移植回原土壤，能夠促進(jìn)土著微生物參與促進(jìn)植物生長發(fā)育過程，還能以優(yōu)化微生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通過注入輔助代謝基因的方式參與宿主植物激素合成代謝，避免了二次生物污染。但目前并沒有將從原位土壤分離得到的溶源性噬菌體移植回原土壤以改善原位土壤固碳能力和微生物總量的相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷和不足，提供一種原位土壤中分離得到的噬菌體群落在改良原位土壤固碳能力中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供原位土壤中分離得到的噬菌體群落在提高原位土壤中微生物總量中的應(yīng)用。

3、本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案給予實(shí)現(xiàn)的：

4、噬菌體群落移植(phage?transplantation)是指對(duì)環(huán)境中噬菌體整體群落進(jìn)行高效富集，再移植入指定目標(biāo)環(huán)境使其定植發(fā)揮作用的一種生物學(xué)技術(shù)，能夠用于農(nóng)業(yè)、生態(tài)修復(fù)和土壤健康管理等領(lǐng)域。土壤噬菌體移植技術(shù)通過噬菌體的作用來調(diào)節(jié)或改善目標(biāo)環(huán)境中的微生物群落結(jié)構(gòu)和功能，能夠定量辨析噬菌體在土壤微生物組中的角色和作用，便于利用噬菌體的特異性和選擇性來改良土壤環(huán)境、恢復(fù)微生物群落的平衡、促進(jìn)污染物的降解和提高作物產(chǎn)量。

5、本發(fā)明通過對(duì)原位礦區(qū)土壤中的噬菌體群落進(jìn)行提取、富集、濃縮，隨后將噬菌體群落注入其原位目標(biāo)土壤，噬菌體群落中含有的溶源性噬菌體可以向細(xì)菌體內(nèi)注入自身遺傳物質(zhì)，輔助代謝基因amgs是噬菌體基因組中一段特定的基因片段，通過噬菌體向宿主細(xì)菌注入amgs，能夠重新編碼宿主細(xì)菌群落的代謝過程，包括碳固定、中心碳代謝等，因此，利用噬菌體注入固碳相關(guān)的輔助代謝基因amgs與宿主細(xì)菌協(xié)同作用，增強(qiáng)土壤的固碳能力；同時(shí)噬菌體具備自下而上調(diào)控土壤微生物群落的功能，進(jìn)一步優(yōu)化原位土壤中土著細(xì)菌的共生網(wǎng)絡(luò)，提高原位土壤中微生物總量。該方法是一種固碳效果好、成本低、綠色友好且可持續(xù)的環(huán)境生物改良技術(shù)，有助于礦區(qū)土壤的生態(tài)修復(fù)。

6、因此，本發(fā)明提供原位土壤中分離得到的噬菌體群落在改良原位土壤固碳能力中的應(yīng)用，所述應(yīng)用為將原位土壤中的噬菌體群落進(jìn)行提取、富集、濃縮，隨后將噬菌體群落注入原土壤進(jìn)行原位土壤固碳。

7、本發(fā)明還提供原位土壤中分離得到的噬菌體群落在提高原位土壤中微生物總量中的應(yīng)用，所述應(yīng)用為將原位土壤中的噬菌體群落進(jìn)行提取、富集、濃縮，隨后將噬菌體群落注入原土壤提高原位土壤中微生物總量。

8、進(jìn)一步地，所述噬菌體群落為溶源性噬菌體群落。由于土壤固碳和提高土壤中微生物總量主要是依靠溶源性噬菌體群落，因?yàn)榭赏ㄟ^將原位土壤中分離得到的噬菌體群落進(jìn)一步進(jìn)行純化得到溶源性噬菌體群落從而更好發(fā)揮土壤固碳作用。

9、進(jìn)一步地，所述原位土壤中分離得到的噬菌體群落的方法為將土壤與緩沖液混合，離心靜置后取上清液，濾膜過濾細(xì)菌，再切向流過濾、濃縮，即得。

10、更進(jìn)一步地，所述土壤與緩沖液的質(zhì)量體積比為1:0.8～1.2。

11、優(yōu)選地，所述土壤與緩沖液的質(zhì)量體積比為1:1。

12、更進(jìn)一步地，所述緩沖液為檸檬酸鉀緩沖液；所述檸檬酸鉀緩沖液包括c6h5k3o7、na2hpo4·12h2o和kh2po4。

13、優(yōu)選地，檸檬酸鉀緩沖液由10.0g/l?c6h5k3o7，1.92g/l?na2hpo4·12h2o，0.24g/lkh2po4，ph＝7組成。

14、更進(jìn)一步地，所述切向流過濾的截留分子量為90～110kda。通過切向流系統(tǒng)所獲得的噬菌體群落具有活性且完整，能夠快速適應(yīng)作用環(huán)境。

15、具體為，將1kg原位土壤與1l緩沖液混合均勻得到土壤懸液，離心(4℃，5000g條件下離心20分鐘)靜置后取上清液，利用不同孔徑大小的切向流系統(tǒng)分別對(duì)細(xì)菌和噬菌體群落分離：首先，上清液通過0.22μm濾膜去除細(xì)菌殘留，隨后采用截留分子量為100kda的切向流過濾柱對(duì)所述料液進(jìn)行超濾，濃縮100倍，得到富集噬菌體群落。

16、進(jìn)一步地，所述噬菌體群落的使用比例為1ml噬菌體群落/每100g原位土壤。

17、更進(jìn)一步地，所述噬菌體群落的使用比例為1ml上述富集、濃縮后的噬菌體群落/每100g原位土壤。選用的噬菌體來自于原位土壤，不進(jìn)行任何改造，不會(huì)引入外源生物污染，環(huán)境友好。

18、進(jìn)一步地，所述噬菌體的長度在20～200μm。該大小的噬菌體能夠?qū)崿F(xiàn)在土壤中的廣泛遷移，有利于節(jié)約施用成本。

19、進(jìn)一步地，所述土壤為礦區(qū)土壤。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

21、本發(fā)明提供一種原位土壤中分離得到的溶源性噬菌體群落在改良原位土壤固碳能力中的應(yīng)用，本發(fā)明通過對(duì)原位礦區(qū)土壤中的噬菌體群落進(jìn)行提取、富集、濃縮，隨后將噬菌體群落注入其原位目標(biāo)土壤，噬菌體群落中含有的溶源性噬菌體可以向細(xì)菌體內(nèi)注入自身遺傳物質(zhì)，輔助代謝基因amgs是噬菌體基因組中一段特定的基因片段，通過噬菌體向宿主細(xì)菌注入amgs，能夠重新編碼宿主細(xì)菌群落的代謝過程，包括碳固定、中心碳代謝等，因此，利用噬菌體注入固碳相關(guān)的輔助代謝基因amgs與宿主細(xì)菌協(xié)同作用，增強(qiáng)土壤的固碳能力；同時(shí)噬菌體具備自下而上調(diào)控土壤微生物群落的功能，進(jìn)一步優(yōu)化原位土壤中土著細(xì)菌的共生網(wǎng)絡(luò)，提高原位土壤中微生物總量。該方法是一種固碳效果好、成本低、綠色友好且可持續(xù)的環(huán)境生物改良技術(shù)，有助于礦區(qū)土壤的生態(tài)和微生物菌群的修復(fù)。