與含固氮菌的真菌相互作用可改善水稻的氮營養(yǎng)

加爾各答大學(印度)的研究員Karnelia Paul，加利亞尼大學(印度)的Chinmay Saha和加爾各答大學(印度)的Anindita Seal設(shè)計了用于研究水稻中氮營養(yǎng)的研究。氮的供應(yīng)限制了農(nóng)作物的產(chǎn)量，但是施用過量的氮肥會污染水，而且價格昂貴。因此，科學家們正在尋找有益的微生物，這些微生物可以通過固定氮(將大氣中的氮轉(zhuǎn)化為植物可以使用的形式)來幫助植物提供氮。這種“綠色肥料”可以提高谷物產(chǎn)量，而無需使用化學氮肥。豆類等豆類具有固氮的共生細菌，但包括水稻在內(nèi)的大多數(shù)重要谷物作物都缺乏這些細菌。

為了解決這個問題，發(fā)表在《植物細胞》上的一項研究使用了在異常且高度營養(yǎng)受限的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的微生物，香蒲生長在鈾礦的尾礦池中。從窄葉香蒲(香蒲香蒲)中分離出真菌Rhodotorula mucilaginosa JGTA-S1(JGTA-S1是指特定菌株)，這種粉紅色真菌可改善其香蒲的生長。在他們以前的工作中，作者對該真菌的基因組進行了測序，并發(fā)現(xiàn)JGTA-S1具有支持其作為植物相關(guān)真菌的作用的幾個基因。令人驚訝的是，在當前的研究中，研究人員還發(fā)現(xiàn)這種真菌含有固氮細菌，這可能使其固氮。

接下來，這項研究的作者著手確定JGTA-S1是否可以利用重要的農(nóng)作物水稻作為宿主，并促進水稻的生長和營養(yǎng)，尤其著重于氮。實際上，作者表明，JGTA-S1將水稻定殖為宿主，并增加了植物中的氮含量。此外，作者研究了內(nèi)共生細菌及其在真菌和植物生長中的作用。JGTA-S1可以在無氮培養(yǎng)基中生長，其中固氮菌(包括假單胞菌)可以幫助固氮。固氮細菌是JGTA-S1生存能力的關(guān)鍵，對于真菌處理過的植物中增加的生物量和銨鹽至關(guān)重要。真菌與植物結(jié)合形成絲狀結(jié)構(gòu)，然后斯圖氏假單胞菌細菌穿透這些結(jié)構(gòu)。因此，來自三個王國(植物，真菌和細菌)的生物之間這種引人入勝的相互作用可能是改善水稻甚至其他農(nóng)作物植物氮營養(yǎng)的關(guān)鍵。

下一步，通訊作者阿南蒂塔·希爾(Anindita Seal)說：“改善作物植物中的氮營養(yǎng)對科學家來說是一個挑戰(zhàn)。很有趣的是，看看這種三態(tài)相互作用是否可以用來改善除水稻以外的其他植物的氮營養(yǎng)，或者是否可以利用這種三元相互作用來改善水稻中的氮營養(yǎng)。真菌內(nèi)細菌的有益作用是植物特有的。”

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