作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2021/7/8 15:59:34
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菌与草:唇齿相依共抗旱

 

在近日发表于《应用与环境微生物学》的一篇论文中,美国研究人员证实,农用草的抗旱能力与生活在其茎、叶和种子上的微生物群落的健康状况直接相关。

“微生物为推动世界农业发展的草发挥了巨大作用。”论文主要作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校微生物学系研究生Emily Bechtold说。

由于60%的农业与草相关,例如提供肉、奶、毛、皮革等的牲畜以草为主食,所以生活在草地上的微生物也触及人们生活的方方面面。从人们早餐吃什么的食品安全到经济和国际发展,可以说都与之相关。

“微生物保护草免受病原体的侵害,为草提供氮等营养物质,提供激素以促进其健康和生长,防止紫外线辐射,并帮助草应对干旱。”Bechtold解释说。

然而,全球气候变化导致干旱程度日益严重,且持续时间增加,正在削弱微生物群的繁衍能力。

“这项研究的目标是解析植物与其宿主微生物之间的相互作用,以支持真正可持续的农业。”论文主要作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校微生物学系教授Klaus Nüsslein说。但直到现在,人们基本上不知道草及其微生物群如何相互支持,以及干旱可能对微生物群产生什么影响。

这项新研究重点关注两种不同的草类:一种是温带草地,另一种是热带草地。他们在两个不同的温室中种植,且每个温室的气候都经过控制以模拟自然气候条件。一旦草成熟,研究人员将每组进一步分为3个亚组。第1组是对照组,保持最佳气候条件。第2组气候改变,模拟轻度干旱条件。第3组遭受严重干旱。

在1个月内,研究人员对所有草类中微生物的 DNA 进行了计数、收集和测序,并比较了结果。

他们发现,当微生物表现出干旱胁迫迹象时,植物也会表现出干旱胁迫的迹象。与预期的一样,热带草比温带草具有更好的抗旱能力,但在严重干旱条件下,所有草的微生物群都有显著变化。不仅微生物总数减少了,而且群落的多样性也减少了,因此对环境压力的适应能力也降低了。在某些情况下,对草有害的细菌数量有所增加。

Bechtold表示,他们的研究表明,积极支持开发这些有益菌和生物肥料可能是抵御干旱的关键,而干旱在全球变暖的时代只会变得更加普遍。

相关论文信息:https://doi.org/10.1128/AEM.00895-21

 
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