表现最佳的土壤微生物可能是可持续农业的关键

 行业动态     |      2020-09-16 20:45

当植物被正确的微生物包围时,美丽的事物就会发生。
对豌豆科植物无花果(Acmispon strigosus)的一项研究表明,与高效固氮细菌缓生根梯度PCR仪瘤菌(Bradyrhizobium)配对的植物的生长增长了13倍。农学家不会丧失植物利用有益微生物促进其生长的能力一些育种者认为,了解使农作物能够吸收表现最佳的微生物的特征是可持续农业未来的关键。

利用微生物有益工作的障碍是控制其在植物生长中的作用的复杂遗传和环境因素。如果无人看管,植物并不总是吸收有益的微生物,而是将有益细菌和无效细菌混合在一起。通过接种有益菌株来管理植物在土壤中遇到的微生物种群的尝试在很大程度上失败了。

教授乔尔·萨克斯(Joel Sachs)表示:“很难预测哪种微生物组合在田间条件下会成功,因为对实验室植物有益的微生物并不总是能与田间已经存在的微生物竞争成功。”加州大学河滨分校的进化生态学,也是该大学整合基因组生物学研究所的成员。“一种有前途的替代方法是培育出能够更好地管理自己的微生物伙伴的植物,这一进步将传给后代。”在今天发表在《新植物学家》上的一项研究中,萨克斯的团队提高了我们对植物遗传学和环境因素如何影响田间微生物土壤种群的理解。该论文的第一作者是萨克斯研究小组的研究生Camille Wendlandt。

研究人员调查了当环境变化时,Acmispon strigosus(豌豆植物)是否会改变与不同固氮菌菌株的结合方式。令人惊讶的是,他们发现通过施肥土壤来改变植物的环境并没有改变植物与微生物的结合方式。相反,研究人员发现,豌豆植物之间的遗传变异对于解释植物是否投资了与最有益的微生物的关系最为重要。换句话说,植物的某些变体在发展这些有益的伙伴关系方面比其他变体更好。豌豆植物的变异体最擅长投资于有益微生物,也具有很高的生长效益,而其他豌豆植物变异体却没有投入太多,而获得的生长效益却较低。

温德兰特说:“支配这些伙伴关系的性状在同一物种的植物之间是不同的,而且是可遗传的,这表明育种者可以选择它们。” “最终,我们希望农学家能够利用这项研究来开发能够充分利用他们所遇到土壤微生物的植物品种。这可以减少对化肥的依赖,化肥对种植者来说是昂贵的,并且会污染环境。”

实验室未来的工作将集中在豌豆植物与复杂得多的微生物群落相互作用时是否仍然表现出遗传差异,这与它们在田间土壤中遇到的相似。该实验室还在扩大研究范围,以询问cow豆植物的类似问题,cow豆植物是撒哈拉以南非洲重要的豆类作物。

该论文的标题是“对共生的寄主投资因豆科植物无花果鞭毛虫的基因型而异,但对寄主的制裁是统一的。”