火星农业有望突破！共生固氮细菌可使类火星土壤中三叶草生长量增加75%

美国科罗拉多州立大学的一项新研究中发现，在类火星土壤中生长的苜蓿植物（三叶草植物），接种了共生固氮细菌后，其生长速度明显高于未接种的情况。

随着地球人口的增长，研究人员正在研究耕种火星土壤，或“风化层”（regolith）的可能性。然而，风化层缺乏一些必要的植物营养物质，包括植物生存所需的某些含氮分子。因此，火星上的农业将需要采取策略来增加风化层中这些氮化合物的含量。

首先，研究人员假设，细菌可以使火星土壤更加肥沃。在地球上，土壤中的细菌帮助将大气中的氮转化或“固定”为植物需要的分子。其中一些微生物与植物有共生关系，它们在植物根部的结节中固定氮。

为了探索共生固氮细菌在天体农业中可能发挥的作用，研究人员在与火星类似的人造风化层中种植苜蓿（三叶草）。他们给一些植物接种了微生物Sinorhizobium meliloti，这种微生物在地球上的三叶草根部结节中普遍存在。以前的研究表明，三叶草可以在风化层中生长，但没有探索过接种固氮剂的情况。

研究人员发现，与未接种的三叶草相比，接种的三叶草的根和芽生长量增加了75%。然而，与未接种的情况相比，接种植物周围的风化层没有显示出NH4（一种植物的基本含氮分子）升高的迹象。

这些发现表明，共生微生物促进了三叶草的生长，但并没有导致产生过量的氮化合物。研究人员还在普通盆栽土壤中种植了一些三叶草，并注意到生长在风化层和普通土壤中的植物，其共生关系存在某些差异。

研究人员认为，形成结核的细菌Sinorhizobium meliloti已被证明可以在火星风化层中进行结核，在温室试验中明显促进苜蓿植物的生长。因此，植物和固氮细菌之间的共生关系可能有助于火星上的农业。未来的研究可以继续探索与其他作物的这种关系，并解决风化层中植物毒性的问题。

题为“Soil fertility interactions with Sinorhizobium-legume symbiosis in a simulated Martian regolith; effects on nitrogen content and plant health”的相关研究论文发表在《PLoS ONE》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0257053