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细菌帮助植物更好地生长

导读波恩大学和西南大学的科学家最近进行的一项研究揭示了一种不寻常的相互依存关系:玉米可以吸引特殊的土壤细菌,从而帮助植物更好地生长。从

波恩大学和西南大学的科学家最近进行的一项研究揭示了一种不寻常的相互依存关系:玉米可以吸引特殊的土壤细菌,从而帮助植物更好地生长。从长远来看,该结果可用于育种使用较少肥料并因此对环境影响较小的新品种。这项研究发表在著名的“自然植物”杂志上。

每个三年级学生都知道植物通过根部吸收土壤中的养分。它们还会将物质释放到土壤中的事实可能鲜为人知。这似乎使植物的生活变得更加轻松。

至少这是当前研究的结论。参与研究人员研究了几种玉米产量差异很大的品种。在寻找原因的过程中,他们遇到了一种酶,黄酮合酶2。“我们研究的高产自交系787的根部含有大量这种酶”,作物科学研究所Peng Yu博士解释说。波恩大学的资源保护(INRES)。“它利用这种酶从类黄酮中制造出某些分子,并将其释放到土壤中。”

黄酮类化合物赋予花朵和水果以色彩。但是,它们在土壤中执行不同的功能:它们确保非常特殊的细菌在根部周围积聚。这些微生物进而导致在这些根上形成更多的侧枝,称为侧根。作物科学与资源保护研究所(INRES)的Frank Hochholdinger教授解释说:“这使玉米植物可以从环境中吸收更多的氮。” “这意味着该植物生长更快,尤其是在氮供应不足的情况下。”

灭菌土壤未引起生长突增

研究人员能够在实验中证明这种方法的效果。他们使用的玉米品种为LH93,通常生产相当微弱的植物。但是,当他们将这种品种种植在以前高性能787系的土壤中种植时,情况发生了改变:LH93的生长明显更好。当植物学家在重新盆栽之前对土壤进行消毒时,效果消失了。这表明,富集的细菌确实是造成涡轮增长的原因,因为它们在灭菌过程中被杀死。

研究人员能够在另一个实验中证明微生物确实确实促进了侧根的生长。在这里,他们使用了由于突变而无法形成侧根的玉米品种。但是,当他们用细菌补充土壤时,突变体的根开始分支。目前尚不清楚这种效果如何产生。此外,在微生物的支持下,玉米在氮缺乏的情况下可以更好地应对。

结果可能有助于更可持续的农业

氮对植物的生长极为重要,以至于农民通过施用肥料人为地增加了土壤中的氮含量。但是,一些肥料会被雨水冲刷出田地或进入地下水。它也可以以氮氧化物的形式或以铵气的形式进入大气,在其中起到温室效应的作用。含氮肥料的生产还需要大量能量。于希望说:“如果我们培育出能够在细菌的帮助下提高氮素利用率的农作物,我们也许能够显着减少环境污染。”

研究表明,植物以最终使他们受益的方式帮助塑造了它们所生长的土壤的状况。但是,到目前为止,这方面在繁殖中一直被忽略。彭瑜博士补充说,总体上,人们对根系与土壤生物的许多相互作用尚不十分了解。他想帮助改变这一点:他刚刚接任波恩大学的艾美·诺瑟(Emmy Noether)初级研究小组的领导,该小组专门致力于这一主题。凭借其艾美奖Noether计划,Deutsche Forschungsgemeinschaft(德国研究基金会DFG)为年轻的研究人员提供了在六年内获得大学教授资格的机会。

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