根细胞中的共生细菌可能是生产更好作物的关键

罗格斯大学的一项研究发现,扎根于根细胞的共生细菌可以生产出需要更少肥料的耐寒作物。
资料来源:罗格斯大学新布伦瑞克分校

罗格斯大学的一项研究发现,扎根于根细胞的共生细菌可以生产出需要更少肥料的耐寒作物。

研究出现在杂志上微生物

细菌刺激所有形成根毛的植物的根毛生长,所以研究人员检查了根细胞和根细胞内的细菌之间的化学相互作用。

他们发现,细菌携带在种子中,从土壤中被吸收,然后进入根细胞,在那里细菌产生乙烯,一种植物生长激素,使根细胞长出根毛。当根毛生长时,它会将一些细菌释放回土壤中,然后剩下的细菌在根毛中复制,并每15分钟触发一次快速生长,直到头发完全发育。

乙烯也是一种应激激素,它能使植物适应并变得更能抵抗氧化应激,包括高温、土壤盐分、重金属和可能由气候变化引起的压力。

研究人员发现,乙烯触发根细胞向根细胞内的细菌分泌超氧化物,导致细菌产生一氧化氮来解毒超氧化物。一氧化氮与超氧化物结合形成硝酸盐,被根细胞吸收。在这个过程中,根细胞中的细菌使根毛生长,并为根细胞提供氮等营养物质。

“这很重要,因为它表明植物的微生物群对植物细胞发育,尤其是根细胞发育和营养供应很重要,”该研究的合著者詹姆斯·怀特说,他是罗格斯大学新不伦瑞克分校环境与生物科学学院植物生物系的教授。“在植物中使用细菌可以使我们生长得更好,需要更少化肥的抗逆性作物,从而减少因过量施用化肥而导致的环境破坏。”此外,在作物植物中添加正确的细菌,我们就可以生产出能够抵抗气候扰动造成的氧化应激的作物,从而生产出更坚韧、更有弹性的作物。”

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