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作物能利用有益微生物来促进自身生长
日期:2018-08-29 作者:编译:龚晶 来源:农科智库 点击:
     植物周边有合适的微生物环绕时,就会发生一些美妙的事情。对豆科植物豌豆的研究表明,与固氮菌中的高效菌株慢生根瘤菌结伴而生的植株,其生长增加了12倍。
    农学家注意到了植物利用有益微生物来促进自身生长的能力。一些育种人员认为,了解那些使作物能够吸引表现优异微生物的性状是可持续农业未来发展的关键。
    在利用微生物有益作用的时候,存在一个障碍,就是那些控制其在植物生长过程中的作用的复杂遗传因素和环境因素。在无人看管的情况下,植物并不总是能吸引到有益的微生物,相反,它们周边既有有益细菌,也有无效细菌。人们尝试通过接种有益菌株管理植株在土壤中遇到的微生物种群,但这些尝试已经基本上都失败了。
    “很难预测哪些微生物组合在田间会成功,因为对实验室植物有益的微生物并不总能成功超越田间已经存在的微生物。”加州大学河滨分校(University of California, Riverside)进化生态学教授、该校综合基因组生物学研究所研究员乔尔·萨克斯(Joel Sachs)说。“一个很有前途的替代方案是培育出能够更好地管理自己的微生物伙伴的植株,这种先进的性状将遗传给后代。”
    今天发表在《新植物学家》(New Phytologist)上的一篇研究论文中,萨克斯的团队增强了我们对植物遗传因素和环境因素如何影响田间微生物土壤种群的认识。该论文的第一作者是萨克斯研究小组里的一名研究生卡米力·温德兰特(Camille Wendlandt)。
    对于环境变化时豌豆植株是否会改变与不同固氮菌株的关系,研究人员进行了调查。令人惊讶的是,他们发现通过给土壤施肥改变植物的环境并没有改变植物与微生物联系的方式。相反,在研究植物是否与最有益的微生物培养关系时,研究人员发现,豌豆植株之间的基因差异最为重要。换句话说,在培养这种有益的伙伴关系时,该植物的某些品种比其他品种更擅长。
    与其他豌豆品种相比,最擅长与有益微生物培养关系的豌豆植株品种获得了非常高的生长助益,而那些没有充分培养关系的品种获得的生长助益较少。
    “管理这种伙伴关系的性状在同一物种的植株之间存在差异,并且这些性状是可遗传的,这表明它们可以由育种人员来进行选择。”温德兰特称,“最终,我们希望农艺师会利用这项研究,来开发能够充分利用所遇到的土壤微生物的植物品种。这可以减少对化肥的依赖。对种植者来说,化肥昂贵且会污染环境。”
    实验室未来的工作将重点关注豌豆植株与更复杂的微生物群落(类似于它们在田间土壤中所遇到的微生物)互动时是否仍会表现出基因差异。该实验室还将扩大研究范围,对豇豆植物进行类似研究。豇豆是撒哈拉以南非洲地区重要的豆类作物。
    该论文的标题是“宿主对共生关系的投入因豆科植物豌豆的基因型而异,但宿主惩罚措施是一致的”。除了萨克斯和温德兰特之外,其他作者还有加州大学河滨分校的约翰·里格斯(John Regus)、科赛·科恩(Kelsey Gano-Cohen)、阿曼达·克洛威尔(Amanda Hollowell)、肯吉洛·奎德斯(Kenjiro Quides)、乔纳森·吕(Jonathan Lyu)和恩尼西·阿迪娜塔(Eunice Adinata)。这项工作获得了美国国家科学基金会资助。
(来源:加加州大学河滨分校  北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
 
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