被證明是值得他們的鹽的細(xì)菌
從沙漠植物中分離出的細(xì)菌可以成為維持干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵。由于氣候變化和人口增長(zhǎng)威脅著糧食安全,農(nóng)民面臨著增加沙漠等邊緣土地上農(nóng)作物產(chǎn)量的壓力。這種農(nóng)業(yè)需要大量灌溉,通常需要高鹽度的地下水,并且土地可以迅速鹽化至抑制作物生長(zhǎng)的水平。
迫切需要開發(fā)能夠耐受環(huán)境壓力的作物,包括鹽度,干旱和極端溫度。Heribert Hirt在KAUST的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種新方法,利用某些細(xì)菌的自然能力來刺激作物生長(zhǎng)。
該研究小組從沙漠植物中分離出80多種不同的細(xì)菌,篩選出它們可能增強(qiáng)擬南芥 - 植物科學(xué)中的耐鹽性。一種叫做腸桿菌的腸桿菌(SA187)明顯優(yōu)于其他種類。
接下來,研究人員在田間條件下使用苜蓿測(cè)試SA187,苜蓿是世界上許多地方種植的用于動(dòng)物飼料的豆科植物。在正常和鹽水條件下,從涂覆有SA187的種子獲得的產(chǎn)量顯著高于未涂覆的種子。
為了準(zhǔn)確了解SA187如何促進(jìn)植物生長(zhǎng),該團(tuán)隊(duì)返回到擬南芥,其中成像研究表明SA187在根和芽中定殖。通常,鹽脅迫限制了光合作用的速率,光合作用是植物合成糖的過程。然而,在SA187處理的植物中,光合作用在高鹽度條件下繼續(xù)。
使用突變擬南芥,研究人員表明,這種效應(yīng)是由乙烯介導(dǎo)的,乙烯是一種植物激素,被認(rèn)為對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)很重要。然而,植物不產(chǎn)生乙烯。相反,在定植植物宿主后,SA187產(chǎn)生大量稱為2-酮-4-甲基硫代丁酸(KMBA)的化合物。KMBA很容易在植物細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為乙烯,研究小組表明,這是在鹽水條件下改善生長(zhǎng)的原因。
研究人員稱,新發(fā)現(xiàn)的KMBA介導(dǎo)的細(xì)菌和植物之間的分子通訊途徑可以被用作“在極端惡劣條件下種植植物的簡(jiǎn)單生物解決方案”。它的潛力超越了紫花苜蓿:博士后AxeldeZélicourt報(bào)道說,谷物最近的試驗(yàn)有類似的積極成果,西紅柿,黃瓜和甜瓜正在進(jìn)行試驗(yàn)。
與其他細(xì)菌相結(jié)合,例如,可以提供養(yǎng)分或刺激植物的病原體防御,deZélicourt認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)可以為農(nóng)業(yè)帶來真正的好處,同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。他說,我們的最終目標(biāo)是“為農(nóng)民和飼養(yǎng)者提供細(xì)菌雞尾酒,以提高不利環(huán)境下的作物產(chǎn)量。”
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