與未接種共生固氮細(xì)菌相比，在類似火星的土壤中生長(zhǎng)的三葉草植物在接種共生固氮細(xì)菌時(shí)的生長(zhǎng)速度明顯更快。美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)的 Franklin Harris 及其同事于2021 年 9 月 29 日在開(kāi)放獲取期刊PLOS ONE上展示了這些發(fā)現(xiàn)。
隨著地球人口的增長(zhǎng)，研究人員正在研究種植火星土壤或“風(fēng)化層”的可能性。然而，風(fēng)化層缺乏一些必需的植物營(yíng)養(yǎng)素，包括植物生存所需的某些含氮分子。因此，火星上的農(nóng)業(yè)將需要策略來(lái)增加風(fēng)化層中這些含氮化合物的數(shù)量。
哈里斯及其同事假設(shè)細(xì)菌可以在使火星土壤更加肥沃方面發(fā)揮成本效益的作用。在地球上，土壤中的細(xì)菌有助于將大氣中的氮轉(zhuǎn)化或“固定”成植物所需的分子。其中一些微生物與植物有共生關(guān)系，它們?cè)谥参锔堪l(fā)現(xiàn)的根瘤中固氮。
為了探索共生固氮細(xì)菌在星體農(nóng)業(yè)中的可能作用，研究人員在與火星高度匹配的人造風(fēng)化層中種植了三葉草。他們給一些植物接種了苜蓿中華根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)，這種微生物在地球上的三葉草根瘤中很常見(jiàn)。先前的研究表明，三葉草可以在風(fēng)化層中生長(zhǎng)，但尚未探索接種固氮?jiǎng)?/p>
研究人員發(fā)現(xiàn)，與未接種的三葉草相比，接種的三葉草的根和芽的生長(zhǎng)量增加了 75%。然而，與未接種植物周圍的風(fēng)化層相比，接種過(guò)的植物周圍的風(fēng)化層沒(méi)有顯示出 NH4(一種植物必需的含氮分子)升高的跡象。
這些發(fā)現(xiàn)表明，共生微生物促進(jìn)了三葉草的生長(zhǎng)，但并沒(méi)有導(dǎo)致附近生長(zhǎng)的其他植物可以假設(shè)使用的氮化合物的過(guò)量產(chǎn)生。研究人員還在盆栽土壤中種植了一些三葉草，并在比較風(fēng)化土與土壤中種植的植物時(shí)發(fā)現(xiàn)了共生關(guān)系的某些差異。
這些發(fā)現(xiàn)表明植物和固氮細(xì)菌之間的共生可能有助于火星上的農(nóng)業(yè)。未來(lái)的研究可以繼續(xù)探索與其他作物的這種關(guān)系，并解決風(fēng)化層中植物毒性的問(wèn)題。
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