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      研究表明 育種具有更多有益細(xì)菌的植物將為世界提供食物并不簡單
      
			
      
				2019-01-18 11:23:06
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      隨著人口預(yù)計(jì)到2100年將從74億人增加到超過110億人，一些科學(xué)家希望操縱植物微生物組可以開辟新的途徑來滿足日益增長的食物需求。但在杜克大學(xué)的研究人員的研究中發(fā)現(xiàn)，在一些植物組織和生長條件下，在作物植物中和作物植物上培育更多有益的微生物群落可能比其他植物更容易。結(jié)果將于7月12日在Nature Communications上發(fā)布。提到微生物組，大多數(shù)人都會(huì)想到在人體內(nèi)繁殖的大量微觀細(xì)菌和真菌，幫助我們消化食物和對抗感染。
      

      研究表明 育種具有更多有益細(xì)菌的植物將為世界提供食物并不簡單
      

      但植物也是數(shù)百萬微生物的家園，這些微生物對植物健康和生長有巨大影響。生活在根和葉中的有益細(xì)菌可以幫助植物從土壤中吸收礦物質(zhì)和養(yǎng)分，抵御病原體并抵御鹽，熱和干旱。以前的研究表明，植物的基因可以在實(shí)驗(yàn)室中塑造其微生物組，但是很少有研究測量植物微生物組在田間遺傳控制的程度。“在一片葉子中可能有成千上萬種不同的細(xì)菌，”第一作者M(jìn)aggie Wagner說，他是杜克大學(xué)研究生時(shí)的研究生。“問題是：哪些因素會(huì)影響最終生活在植物體內(nèi)的微生物?”
      

      為了解開植物基因，環(huán)境和其他因素的相對影響，Wagner及其同事使用DNA測序分析了一種名為Boechera stricta的細(xì)長野花的微生物組，它在落基山脈中生長。植物的遺傳上相同的株系在杜克大學(xué)的溫室中從種子中萌發(fā)，然后作為幼苗移植到愛達(dá)荷州中部的三個(gè)實(shí)驗(yàn)花園中。
      

      兩到四年后，研究人員回來收獲植物。他們對440個(gè)個(gè)體的根和葉中的細(xì)菌DNA進(jìn)行了測序。當(dāng)他們將已發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌序列與已知微生物數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)了近4000種植物內(nèi)的細(xì)菌。
      

      變形菌和放線菌是最常見的細(xì)菌群。根部的細(xì)菌比葉子多兩到十倍。不同地點(diǎn)之間以及年份之間的環(huán)境差異(如土壤pH，水分和溫度)對植物的細(xì)菌構(gòu)成影響最大。平均而言，微生物多樣性變異的5%或更少是由植物遺傳控制的。植物基因的影響在葉子中比在根中更強(qiáng)，并且從一個(gè)位置到另一個(gè)位置顯著不同。“人們對利用微生物組對植物健康的影響很感興趣，特別是對于農(nóng)作物，”瓦格納說，他現(xiàn)在是北卡羅來納州立大學(xué)植物病理學(xué)系的博士后研究員。
      

      農(nóng)業(yè)公司已經(jīng)在種子上涂上有益微生物或?qū)⑵涮砑拥酵寥乐?，以促進(jìn)大豆和玉米等作物的生產(chǎn)，并減少對化肥和農(nóng)藥的依賴。
      

      這些結(jié)果支持這樣的想法，即也可以使用傳統(tǒng)的植物育種來塑造植物微生物組。但至少對于與Boechera相同的植物家族中的作物，例如卷心菜和西蘭花，在葉子中培育更好的微生物組可能比根更容易，并且在一個(gè)地方或一組生長條件中繁殖的微生物群落可能不可靠在別人身上繼承。“面對人口增長和氣候變化，微生物可能是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的一個(gè)非常有用的工具，”瓦格納說，“但設(shè)計(jì)一個(gè)有效的育種計(jì)劃可能比一些人認(rèn)為的要困難得多。”
      
			

			
        
      
			
      
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