金坷垃不再好使，微生物农业肥料即将到来

为了提高农作物产量，科学家开发出了各种杀虫剂和化肥，但是，其对环境的危害也引起了诸多批评。

大量使用化肥，容易使土壤团粒结构遭到破坏，导致土壤板结，造成作物产量下降甚至无法耕种。

同时，使用化肥易使蔬菜中硝酸盐含量超标，而亚硝酸盐与胺类物质结合形成N-亚硝酸基化合物为强致癌物质，危害人体健康。

杀虫剂的危害更不用说，上个世纪风靡一时的DDT给环境造成了极大破坏。

因此，科学家们正致力于开发基于微生物的农业肥料。

此前的一些研究表明，部分细菌具有促进作物生长、提高产量的作用。这类细菌被称作植物生长促进细菌(plant-growth-promoting bacteria)。

例如，根瘤菌就是典型的植物生长促进菌。

植物本身难以利用大气中的氮气作氮源。根瘤菌侵染植物形成根瘤，类菌体中的固氮酶可以将游离的氮气还原为植物可利用的氨，帮助植物获得必须的氮元素。

同时，植物提供给根瘤菌一些有机物，二者互利共生。不过，过多的根瘤会抑制植物生长，所以植物会根据外界氮源调控根瘤的形成与发育。

但是，植物生长往往需要多种元素，因此，多种促进菌结合对植物生长更为有利。

许多促进菌形成粘性细胞群落，称为生物膜，可以附着在植物根部。

不过，一些细菌却难以附着。

一支美国研究团队希望找到其他能帮助促进菌更好地粘附在植物根部相关细菌，从而增加附着细菌的数量，以便更好地促进作物生长。

研究人员在水中培养作物，并向其中添加不同细菌并观察生长情况。

过程中发现，有些细菌的根部定植和维持能力更强。在团队共筛选的96株全基因组测序的菌株中，有61%(51个)的细菌具有维持能力，。

剩余39%的部分细菌仍然具有一定维持能力，但其维持时间低于实验阈值。

最终，团队共鉴定出5株能够显著改善作物生长情况。

研究人员发现，细菌菌株可以随着时间的推移促进菌与植物根系的粘附性增加。

这一结果表明，这些不同细菌之间的物理或化学相互作用可以使促进菌在根上得到更好的长期维持。

不过，这一研究也有局限性。实验中测试用的植物是生长在水中的，而作物生长在土中。

但此前有研究表明，自然生长环境的基本要素可以在实验室系统中得到充分的重现。既然如此，或许此次试验中的发现也能在自然环境中重现。

研究人员表示，这些发现可以用来创造能够协同工作的细菌菌落，从而更好地保护农作物，促进作物生长。

这一研究不仅进一步表明了该模型系统在解决植物-微生物相互作用，还显示出特定细菌影响促进菌保持与植物根系粘性的能力。这将有助于为以后提高作物产量的农业干预措施提供参考。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://phys.org/news/2020-12-groups-bacteria-crops-growth.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S094450131530029X