微生物有助于植物在严重干旱中存活

由于加利福尼亚处于严重干旱的第五年，许多西部各州经历了另一年的异常干旱，植物受到了压力。当干旱和过度阳光等因素迫使它们更加努力地生存时，农作物，草和园林植物都会生病和死亡。华盛顿大学的研究发现，现在，植物可以在天然微生物的帮助下更好地耐受干旱和其他压力因素。具体而言，给予一定剂量微生物的植物保持绿色更长，并且能够通过种植更多的叶和根并使用更少的水来抵抗干旱条件。

“如果植物有这些天然微生物，植物的压力会减轻，”资深作者，环境与森林科学教授Sharon Doty说。“他们将帮助工厂应对环境挑战，特别是气候变化。”该研究结果于本月在线发表在Current Plant Biology期刊上。

微生物及其对植物的益处是一个蓬勃发展的领域，过去15年来，多蒂的实验室探索了这种相互共生的许多不同方面。今年早些时候，她的团队证明植物中的微生物有助于它们在其他恶劣环境中生长 - 主要是作为天然肥料。

自然地提供营养和增强抗旱性可以使种植粮食和蔬菜作物，水果和坚果树更容易和更环保，甚至保持高尔夫球场看起来郁郁葱葱和绿色，而不使用过量的水和化肥。“我学的越多，我在这个领域的研究越多，它就会越激动，特别是在应用方面，”首席作家，环境与森林科学研究科学家Zareen Khan说。“我认为这些知识可用于制定应对气候变化挑战的战略。”

在这项研究中，研究人员研究了年轻杨树在一个月的时间内耐受干旱条件的能力，有或没有添加微生物的帮助，称为内生菌，植物内部的细菌，不会引起疾病。研究人员用不同条件下生长的野生杨树和柳树中的微生物混合物接种了年轻的杨树插条。他们将混合物倒在10棵杨树的茎上，而其他10种切口没有接受任何微生物。在温室中短暂生长期后，所有20株植物都经受干旱条件一个月。

重要的是要注意所有的杨树都有微生物 - 它们自然存在于每一个生物中。但是当研究人员从野生杨树和柳树中添加微生物时，他们注意到了植物的益处。具体而言，给予益生菌的杨树使其根生物量增加了一倍，并且比没有添加微生物的杨树经历了近30%的叶和茎生长。当暴露于干旱条件下时，带有微生物的杨树也保持绿色，叶子和茎干健壮，而它们的对应物则变成褐色和枯萎。

“如果植物有这些微生物，植物整体更环保，更健康，”多蒂说。

研究人员选择杨树来证明这种有益的关系，因为快速生长的树木对于生物燃料或植物可再生能源非常重要。

“生物燃料的一个局限是大规模生产，”汗说。“如果我们可以通过添加天然内生菌来减少杨树种植园的用水量，那么这将带来巨大的经济和环境效益。”

微生物也有助于农作物如西红柿，玉米和辣椒更耐受干旱。研究人员正在与一家工程公司Intrinsyx Technologies合作，展示微生物和农业植物之间的这种有益关系，作物给予有益微生物产生更多蔬菜，并在干燥，炎热的天气中做出更好的反应。

“拥有微生物可以帮助植物早期建立，快速生长并保护它们免受环境中的某些压力，特别是干旱，这是一个大问题，”Intrinsyx的首席科学官约翰弗里曼说，他与威斯康星大学的Doty团队合作。“在农业环境中使用这些内生菌对种植者和农民来说具有很大的希望。”

研究人员怀疑有许多因素在发挥作用。微生物使植物能够积累更多的营养物质，如氮和磷。微生物还有助于植物更有效地利用水，甚至可以产生促进植物生长并帮助它们保持绿色的分子。

获得更多的根，茎和叶质量也使植物能够储存更多的水。

“内生菌正在帮助植物生长更多的根，因此它们有更多的表面积可以悬挂在水面上并在干旱的压力下生存更长时间，”汗说。

接下来的步骤包括更好地了解微生物如何支持植物，并找到最佳菌株，以帮助不同的植物处理各种压力。

“找到最有益的工作是使用这项技术的关键，”汗说。

其他合着者是威斯康星大学环境与森林科学学院的Hyungmin Rho，Shang Han Hung和Soo-Hyung Kim; 意大利Tuscia大学的Andrea Firrincieli; 以及阿根廷国立国家大学的弗吉尼亚卢娜和奥斯卡马西亚雷利。

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