沙漠細(xì)菌保護(hù)糧食作物免受鹽毒害
從沙特沙漠中分離出的細(xì)菌已經(jīng)證明了植物生長促進(jìn)特性,可以使它們用作生物肥料。KAUST沙漠農(nóng)業(yè)計(jì)劃的博士生阿卜杜勒·阿齊茲·艾達(dá)說:“絕大多數(shù)沙漠,尤其是沙特阿拉伯的沙漠從未被開發(fā)過,因?yàn)樗鼈兙哂修r(nóng)業(yè)潛力。” “許多人認(rèn)為沙漠是無菌的,不適合任何形式的生活。但是有許多植物能夠在那里發(fā)現(xiàn)的惡劣條件下生長和生存。我們相信,使植物在這樣的環(huán)境中生存的關(guān)鍵因素之一是它們的關(guān)聯(lián)微生物在土壤中。“
Eida是由微生物學(xué)家Heribert Hirt領(lǐng)導(dǎo)的Darwin21項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的一員。該團(tuán)隊(duì)的研究人員研究了沙漠細(xì)菌在脅迫土壤中促進(jìn)植物生長的潛力,例如面臨干旱,鹽度,極端溫度或營養(yǎng)缺乏的土壤。
該小組收集了沙特阿拉伯兩個(gè)沙漠地區(qū)的土壤樣本:位于紅海南部海岸的Jizan和沙特阿拉伯西部已滅絕的Harrat火山鏈的Al Wahbah Crater。
他們還從四種植物中采集了根樣本,并檢查了樣本的細(xì)菌含量。他們在沙漠土壤中發(fā)現(xiàn)了大量不同種類的細(xì)菌,但它們的數(shù)量和多樣性在附著于植物根部的土壤中較小,這一區(qū)域稱為根際,在根際內(nèi)部甚至更小,在根內(nèi)1。
從植物的內(nèi)生孢子中分離出的大量細(xì)菌顯示出具有促生長性的特征。研究人員在實(shí)驗(yàn)室條件下將這些細(xì)菌中的一些細(xì)菌引入擬南芥(擬南芥)根部周圍的鹽脅迫土壤,該土壤通常用于研究植物發(fā)育。他們發(fā)現(xiàn)它們賦予植物耐鹽脅迫能力,促進(jìn)其生長能力。“這特別令人興奮,因?yàn)樗砻鬟@些細(xì)菌也可能促進(jìn)其他植物的鹽度 - 脅迫耐受性,如小麥,大麥或黃瓜,”Eida說。
接下來,研究小組調(diào)查了分子水平上發(fā)生的情況,以便在將這些細(xì)菌添加到根部周圍的鹽脅迫土壤中時(shí)改善植物生長。
他們發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的存在影響了參與鈉離子和鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)的某些基因的表達(dá)。鈉對植物有毒,而鉀則是植物發(fā)育和生長所必需的。細(xì)菌誘導(dǎo)植物的分子變化,導(dǎo)致鈉離子的減少和鉀離子的增加轉(zhuǎn)移到植物的枝條。通過這種方式,細(xì)菌保護(hù)植物免受鹽毒性,并幫助它們獲得所需的營養(yǎng)。
“值得注意的是,盡管測試的五種細(xì)菌來自不同的植物,屬于不同的屬,并具有不同的植物生長促進(jìn)性狀,但它們對植物的枝條和根生物量,離子分布和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)都有相似的影響。離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,“Eida說。
該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在測試其部分細(xì)菌在鹽水和非鹽水灌溉條件下促進(jìn)田間小麥和大麥生長的能力。Eida說,他們有一年的數(shù)據(jù)和有希望的結(jié)果。
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