土壤微生物的工业应用

绿色植物和真菌之间的共生关系被称为菌根。植物通过光合作用制造有机产品，并将其提供给真菌和来自土壤的真菌提供水和矿物质营养，例如磷等对植物的影响。这些真菌建立了一种温和的寄生形式植物和真菌都从共生中受益。菌根真菌是在植物生长、保护中发挥重要作用的土壤真菌并改善土壤质量。非生物成分土壤和土壤生物，特别是微生物的生活群落对土地生产力的直接和间接影响。直接影响是指特定的生物会立即影响作物产量。影响功能包括参与碳和养分的土壤生物所提供的功能循环、土壤结构改变和食物网相互作用产生生态系统最终影响工厂生产力的服务。从不同的生物中选择功能群，如微共生菌（共生真菌、细菌等）、分解者、，元素变压器、土壤生态系统工程师、土传害虫和病原体，以及微观调节因子，用于说明土壤生物群和生态系统之间的联系过程。有不同种类的真菌形成不同类型的共生体与几乎所有植物群的联系，从苔藓植物到种子植物，即。，裸子植物和被子植物。在七种菌根中（外生菌根、外生菌根瘤、球状菌根、丛枝菌根、，兰科菌根、丛枝菌根和单生菌根）、内生菌根（丛枝菌根）和外生菌根最为丰富广泛传播。外生菌根与土壤养分交换的分子基础丛枝菌根真菌和寄主植物证明了菌根真菌在疾病控制、减轻重金属胁迫和增加产量可持续农业、园艺和森林植物或树木等菌根真菌在本地生态系统的恢复中发挥着重要作用菌根将受干扰的生态系统转化为生产用地。外生菌根菌在造林、森林生态系统和园艺系统中发挥重要作用它们在热带雨林中保持着单一优势。除了营养益处对于植物来说，菌根目前被用于贫瘠土壤的定殖和提高森林植物的可移植性。菌根产生耐药性防治害虫、各种根病、毒性和降低植物的敏感性。菌根的存在也有利于有益微生物群的生长，将根际转化为菌根层并提高对不利环境的耐受性干旱、盐碱和植物中的压力等条件。

真菌的作用，特别是那些选择性定殖于根表面的真菌在生长中的植物中，在增加磷的有效性方面得到的很少注意。丛枝菌根真菌（AM）对植物有许多有益的作用生长，包括增强营养，改善植物生长，以及更好的生物和非生物胁迫耐受性。此外，通过改善土壤性质，菌丝这些AM真菌网络将最大限度地降低水和风蚀风险。这个AM真菌的潜力鼓励了AM相关基质产业的蓬勃发展，主要从事植物生产和园林绿化行业。虽然潜在的好处一些作物的AM真菌已经有很好的记录，需要进行更多的研究确定它们是否适合其他作物。各个方面本章反映了菌根的历史、分类、作用方式、作物特性、AM生产技术、质量标准和分析方法，以及AM应用的未来机会。

在过去的几十年里，菌根的研究越来越多真菌一直在探索它们在维持和增强多种生态系统功能。这些功能包括但不限于维护土壤健康、植物营养、清除土壤中的有害污染物、预防土壤侵蚀和抑制土壤中的病原体。因此，菌根提供了巨大的作为生态系统工程师的潜力，能够实现可持续发展的各种目标农业、林业、生态恢复和生物多样性保护。在这个第二章，我们试图深入了解这种互惠互利的迷人世界互动，它给我们的星球带来的一些好处，它的一些工业应用，以及为什么必须将菌根纳入讨论更可持续的未来。我们考虑在我们的生态系统及其定义特征和差异。毕竟，我们讨论了一些它们在生态系统功能中发挥的主要作用。然后，我们将探讨以下几个方面它们在生物施肥和植物修复方面的工业重要性越来越受到全球的认可。我们还讨论了阻碍全面发展的问题利用这种相互作用。最后，我们将探讨新的途径菌根研究正准备探索的研究。本章将给出读者全面了解令人兴奋的植物-真菌共生世界并激发他们探索不断增长的工作，探索我们生态系统。

杂草是农业中的一个严重问题，给作物造成重大损失生产。化学除草方法，包括使用除草剂，可能具有对非目标植物和其他有益生物的有害影响，例如丛枝菌根真菌（AMF），它与植物根系形成地球上最广泛的共生体。AMF形成大量菌根菌丝探索和清除土壤养分、水分和链接的网络相邻的植物，从而支持营养物质从一种植物转移到另一种植物。

本章重点介绍杂草和栽培植物之间的相互关系通过菌根网络，以及除草剂可能介导的真菌和植物群落。除草剂的影响概述显示不同作用方式对丛枝菌根形成和功能的影响给出了（AM）共生关系。不同的问题，例如除草剂对AMF丰度和多样性的影响和物种特异性AMF对除草剂的反应，以及其他因素（即作用方式、速率、，施用方法）影响除草剂对丰度和多样性的影响考虑了AMF和AM的形成。AM可能的保护作用考虑了由于缓解除草剂介导的胁迫而对作物产生的共生作用可能是提高除草剂效率的重要线索。实际上，在这个意义上现代分子生物学工具的使用似乎很有前景。 

菌根是大多数人中发现的重要共生关系陆地植物。这种植物的根部受到一组特定真菌的感染用各种方法丰富植物。尽管关联程度各不相同另一方面，研究人员和农业专家都清楚它给植物带来的益处。反过来，真菌获得了营养和生态位优势超过土壤中的其他微生物。与菌根有关的真菌组合通常属于子囊菌或担子菌群。一些这些真菌可以与多种植物同时形成菌根组合合作伙伴。菌根组合的特异性和巨大的益处已被用于设计提高经济作物产量的策略。

丛枝菌根（AM），植物和Glomeromycota是一个古老的真菌门，它提高了水和寄主植物的营养物质，如磷和氮。作为交换，真菌接受高达20%的植物固定碳。丛枝菌，共生实体发现于植物根细胞内，负责营养物质的输送。形成AM伴随着共生体之间的信号分子交换。工厂根系分泌糙伏内酯，这是一类新的植物激素，对宿主有帮助认可。在印度，辣椒（Capsicum annum L.）是最重要的商业香料作物。查阅了有关辣椒枯萎病情结的文献后疾病似乎对生产造成了重大限制。主要疾病影响辣椒产量的因素有炭疽病、疫霉叶枯病、镰刀菌枯萎病、，青枯病、腐烂、根腐等。丛枝菌根（AM）是众所周知的其植物生长-繁殖效率和对土传病原体（细菌、真菌和寄生线虫）提供生物保护。土传植物病原体用常规杀菌方法难以控制；因此，一次尝试是通过生态友好管理控制辣椒枯萎病。提高效率使用菌根真菌可能会减少肥料的使用。

菌根菌与植物有着良好的共生关系在促进植物生长、防病和改良土壤方面发挥重要作用质量。丛枝菌根和外生菌根是科学文献中描述的菌根（丛枝菌根、外生菌根、内切菌根、树形菌根、，单倍体、雌蕊和兰科菌根）。本章介绍了菌根相互作用、过程和潜力的当前知识综述对社会有益。丛枝菌类间遗传交换的分子基础菌根（AM）真菌和寄主作物，AM真菌在疾病保护中的作用促进植物生长，减少重金属负荷，增加粮食产量本章介绍了生产及其对可持续农业的影响。AM-真菌掺入和有益腐生菌群对促进植物生长和根系定植，AM真菌在恢复中的作用本土生态系统和菌根圈对多营养的影响对相互作用进行了总结。菌根转化讨论了扰动生态系统对生产用地的影响。恢复的重要性强调了根际菌根系统及其对土地的影响还讨论了污染土壤的复垦和环境修复。这个外生菌根在森林生态系统中的重要性简要介绍了热带雨林及其在维持热量单一优势方面的作用解释。

菌根，意为真菌根，是内生植物的典型例子生物营养和共生关系在大多数栽培和自然中猖獗生态系统。菌根真菌是与植物关系密切的真菌种类根，形成一种共生关系，类似于豆类根瘤菌与为真菌提供碳水化合物的植物和提供矿物质的真菌磷和锌等营养物质对植物的影响。菌根可以增强植物根系甚至整个植物系统的生长。除了营养物质的运输，菌根组合也能赋予植物相当大的抗病性某些植物病原体。由于它们的表面积较大，菌根可以改善植物活力和土壤质量。本章论述了菌根的古生物学证据及其进化的系统发育分析及其农业和商业应用。菌根很重要通过赋予耐性改善植物营养从而提高生产力的生物肥料抵抗非生物和生物胁迫，提高土壤结构肥力健康和质量。 

根际是土壤最活跃的区域，起着重要的作用土壤健康管理。根际的概念已有一个多世纪的历史在理解微生物和植物的相互联系方面发挥了关键作用在此期间。这揭开了许多关于奇妙植物微型生物的有趣事实关联。在这些年里，这个概念已经从根际进化到叶球层和最近的全球层/全生物层。较早的了解细菌如何栖息于植物中，尤其是细菌如何觅食植物，已经大大扩展。最近，人们观察到植物吸收细菌在它们的细胞内，并将其用作营养物质的来源（根噬）。这个理解彻底改变了根际概念的维度我们需要更加理性地思考，以了解在未来几年。本章涵盖了土壤居民细菌的精彩概述特别强调根际细菌和植物生长促进特别是作物产量的提高。

蓝藻继续产生多种具有生物活性的化合物抗菌、抗真菌、抗真菌和抗病毒潜力。这些生物活性化合物也属于聚酮、酰胺、生物碱、脂肪酸、吲哚和脂肽类。此外，这些蓝藻经常产生广谱的抗藻化合物，试图通过抑制病原体的生长来抑制病原体代谢和生理活动。我们都知道蓝藻是第一批生活在地球上的微生物。很久以前，大约数十亿年前，他们在将地球塑造成我们今天生活的星球方面发挥了重要作用在我们日常生活之外的各种功能中发挥着重要作用。尽管蓝藻的小基因组，海洋蓝藻也是多产的次生蓝藻代谢物产生者，也是大气氧气的重要来源。随着人口的不断增加和后期生产浪费的增加基于粮食需求的化石燃料排放和使用增加预计大气中的浓度将稳步增加。因为大多数代谢物生产的相关关注历来集中在淡水对应物，海洋蓝藻在进化多样性和产业潜力。他们也是几种复杂的次级代谢产物在人类健康中具有潜在的应用，生物燃料和生物工程

土壤微生物的多方面潜力正在被开发农业、食品和化妆品等各个领域环境和有用化合物的工业生产。一方面，这些微生物在诸如磷和氮对它们的生存和维持至关重要通过释放重要的促生长激素使土壤肥沃，如乙烯、生长素和细胞分裂素。另一方面，土壤放线菌的潜力比如指状孢囊菌、壶腹菌、放线菌、动游牧菌和放线菌正在被广泛开发用于新型救生抗生素的工业生产。许多产酶物种，如红色链霉菌、S。青霉素和卢氏链球菌用于洗涤剂、纺织品和动物的补充剂添加剂、纸张和纸浆。黄单胞菌产生黄原胶，用于使食物和化妆品变稠和稳定。筛选所需微生物和操纵它们以获得最大产量是工业中至关重要的一步生产。因此，可以得出结论，土壤微生物对在农业和工业中有用的多种代谢物生产以及转化难降解化合物以减少环境污染的能力。

生物催化也广泛应用于强化生物过程生产力、目标反应的选择性和有价值化学品的生产，药物成分、前体和关键中间体。绝大多数这些酶来源于微生物，包括脱氢酶、加氧酶、，水解酶、转移酶和裂解酶。这些酶可能引入小分子变化，如羟基或酮功能的插入或饱和度或复杂循环结构的去饱和。微生物和细胞悬浮液植物培养物用于甾体药物的生物转化，以生成高度区域性和立体选择性产品。甾体修饰的研究微生物或植物细胞培养是一种成熟的研究方法生物技术方法。生物转化可以发生在类固醇的位置化学试剂很少接触到的分子；分子可以发挥作用立体专一性，在一个生物技术中可以完成几个反应步骤。

世界每十年都会以灾难的形式面临新的挑战，流行病和致命疾病。人口增长和资源有限导致人类面临许多无法治愈的疾病，但人脑和与自然资源的共谋可以为许多人提供治疗方法疾病。癌症是目前全球死亡的主要原因之一挑战。寻找新的抗癌药物是当今的必然。研究人员被敦促探索抗癌的替代性和新的有效来源毒品。天然来源包括植物产品或某些植物衍生生物活性物质化合物。内生植物是一种可接受的生物活性化合物来源药用价值。内生菌是指无症状地存在于工厂零件。已知这些药物会产生一些具有抗真菌、抗病毒、，抗氧化和抗癌活性。一些主要代谢物包括紫杉醇、，生物碱、喜树碱、色酮等。这些产生的代谢物也可以是用于生产新型化疗药物。不断的需求对于这些抗癌药物，人们加大了对新型天然化合物的搜索力度。这个本章试图总结不同的内生代谢物作为致命癌症疾病的替代来源。

天然类胡萝卜素的需求因其需求而增加在制药、食品、化妆品、香料和动物饲料行业。提取类胡萝卜素的合成既昂贵又具有技术挑战性。为了实现对类胡萝卜素生产的需求不断增加类胡萝卜素似乎是目前从天然中提取的一种有吸引力的替代品来源。对于微生物中类胡萝卜素的过度生产，代谢工程以及合成生物学策略，被广泛用于重建和优化类胡萝卜素的生产途径。修改和改进的策略，如新型和特异性酶、蛋白质工程、靶基因筛选以及应该使用调控工具来提高类胡萝卜素的产量。的应用类胡萝卜素，微生物类胡萝卜素代谢工程的生物合成途径类胡萝卜素的生产、分子育种和前景在本综述中进行了讨论。

植物寄生线虫对全球农业具有高度危险性多种作物的生产。化学线虫的过度使用需要创造新的线虫控制策略。丝状真菌可能是一种可行的生物防治方法在这种情况下的替代方案。木霉、菌根和内生真菌最多研究并用作生物防治剂（BCAs）的常见丝状真菌作为抗性诱导剂对抗线虫。几个途径与真菌对植物寄生线虫的生防效果。增加植物耐受性，直接营养物质和空间的竞争，诱导的系统阻力（ISR），以及根际相互作用都是可能的途径。几个机制以及详细讨论了它们在植物寄生线虫生物防治中的合理性，特别是，已经假定了。菌根真菌尚未广泛应用于传统农业，但最近的数据有助于发展更好的了解作用机制。这最终会导致菌根真菌被用于田间对抗植物寄生线虫。

农业生产受到生物和非生物胁迫的影响。收件人增加产量以满足人口需求（农用化学品），农药使用量很大，对环境和人类都有毒和动物，也很划算。为了实现可持续发展农业方面，建议尽量少使用杀虫剂。在这种情况下，内生真菌和细菌等微生物被用来促进植物生长和生产力。内生生物生活在植物组织中，可以改善植物在正常和具有挑战性的条件下增长。它们为宿主植物带来益处直接或间接地通过改善植物营养吸收、植物激素的产生，使用抗生素、水解酶生产和诱导植物防御机制。本章详细阐述了农业系统中的内生生物。