這些耐寒的植物已經(jīng)想出了如何在土壤中“種植”微生物的方法

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)帶給我們一些超級動力工廠，正如我們?nèi)祟惒粫龅哪菢?，我們完全歸功于這些不可思議的莊稼.

但是，由英國約翰英尼斯中心的分子微生物學(xué)家雅各布·馬龍（Jacob Malone）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究發(fā)現(xiàn)，我們可能不是唯一參與選擇陽性性狀的農(nóng)民。植物本身完全有能力調(diào)整它們的生態(tài)系統(tǒng)來“養(yǎng)殖”它們喜歡的微生物物種。

根據(jù)該團(tuán)隊的分析，大麥（大麥）——世界上大部分啤酒供應(yīng)背后的作物——通過釋放的糖分量仔細(xì)管理其根部周圍的微生物群落。

盡管工業(yè)化農(nóng)業(yè)具有控制的光環(huán)，但事實證明，作物育種的一個主要方面已經(jīng)落入了科學(xué)雷達(dá)之下：直接圍繞植物根部的土壤中的微生物組，或”根際'.

有益的微生物可以成就或破壞植物的成功。例如，可以駕馭的植物假單胞菌屬細(xì)菌享受福利如增強(qiáng)營養(yǎng)可用性、抑制病原體和啟動免疫系統(tǒng)。

但假單胞菌屬是一個善變的朋友：它可以在各種各樣的寄主植物中定殖，因此植物之間存在競爭，以吸引這些小牲畜中最好的。

Malone的團(tuán)隊想知道在相同土壤環(huán)境中生長的不同大麥品種為什么以及如何招募不同的有益根際細(xì)菌和真菌。

該實驗涉及兩個大麥植物品種：一個是200歲長白麥芽大麥，Chevallier，以及另一種是2004年發(fā)布的現(xiàn)代品種，稱為Tipple。

農(nóng)作物可以大致分為地方品種或現(xiàn)代品種。'長白“來自德語單詞蘭德拉斯，意思是“鄉(xiāng)村品種”，雖然它的定義是不斷發(fā)展，地方品種作物可以粗略地理解為一種當(dāng)?shù)氐鸟Z化植物，隨著時間的推移（而不是通過刻意選擇）適應(yīng)了其生態(tài)和文化環(huán)境。

另一方面，現(xiàn)代栽培品種不一定是本地的，是針對某些遺傳性狀專門選擇和培育的，有時是雜交的，通常用于工業(yè)級生產(chǎn)。

像 Tipple 大麥這樣的現(xiàn)代谷物品種“經(jīng)過集約化培育，具有積極的農(nóng)業(yè)性狀，包括高產(chǎn)和種子淀粉含量、短秸稈和良好的麥芽性能，”，團(tuán)隊寫.

“雖然這些積極性狀的結(jié)合大大提高了產(chǎn)量和作物質(zhì)量，但這些變化對植物生理學(xué)和生態(tài)影響的更廣泛影響，以及由此產(chǎn)生的作物的可持續(xù)性，卻知之甚少，”他們加.

該團(tuán)隊在受控溫室實驗室中從種子中種植兩種大麥三周，然后從每種品種的三種不同植物中采集根際樣本。在瓊脂上孵育這些微生物后，他們隨機(jī)選擇每株植物 20 個分離株，得出 120 個分離株來代表每個品種的根際。

“我們觀察到兩個品種之間根際和根系相關(guān)微生物的豐度存在明顯差異，Tipple招募的量明顯更多假單胞菌屬細(xì)菌比Chevallier，“團(tuán)隊報告.

他們發(fā)現(xiàn)這些工廠正在招募假單胞菌屬具有特定的遺傳和物理特征，就像人類農(nóng)民根據(jù)所需的特征選擇作物一樣。

小品種植物的根分泌物中含有較高水平的單糖，稱為單糖，有利于假單胞菌屬適應(yīng)在這些碳源上生長。

另一方面，Chevallier根部的根際微生物更加多樣化，這反映了植物復(fù)雜的根系分泌物。地方品種植物似乎也對它們的“農(nóng)場”土壤真菌有更多的控制權(quán)：假絲酵母屬物種幾乎完全被排除在外，而齋藤之馬物種高度富集。

另一方面，Tipple植物似乎無法影響在其根部周圍生長的真菌，導(dǎo)致真菌多樣性降低。

“我們的研究結(jié)果支持植物生長與招募的微生物組組成之間存在品種依賴性聯(lián)系，這表明我們在這里看到的微生物組塑造對植物健康有真正的影響，”該團(tuán)隊寫，并補(bǔ)充說這個過程比他們之前懷疑的要復(fù)雜得多。

“確定我們在這里描述的現(xiàn)象在多大程度上可以觀察到農(nóng)田中生長的作物是未來研究的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，”作者說說。

這項研究發(fā)表在PLOS生物學(xué)。

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