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与含固氮菌的真菌相互作用可改善水稻的氮营养

加尔各答大学(印度)的研究员Karnelia Paul,加利亚尼大学(印度)的Chinmay Saha和加尔各答大学(印度)的Anindita Seal设计了用于研究水稻中氮营养的研究。氮的供应限制了农作物的产量,但是施用过量的氮肥会污染水,而且价格昂贵。因此,科学家们正在寻找有益的微生物,这些微生物可以通过固定氮(将大气中的氮转化为植物可以使用的形式)来帮助植物提供氮。这种“绿色肥料”可以提高谷物产量,而无需使用化学氮肥。豆类等豆类具有固氮的共生细菌,但包括水稻在内的大多数重要谷物作物都缺乏这些细菌。

与含固氮菌的真菌相互作用可改善水稻的氮营养

为了解决这个问题,发表在《植物细胞》上的一项研究使用了在异常且高度营养受限的环境中发现的微生物,香蒲生长在铀矿的尾矿池中。从窄叶香蒲(香蒲香蒲)中分离出真菌Rhodotorula mucilaginosa JGTA-S1(JGTA-S1是指特定菌株),这种粉红色真菌可改善其香蒲的生长。在他们以前的工作中,作者对该真菌的基因组进行了测序,并发现JGTA-S1具有支持其作为植物相关真菌的作用的几个基因。令人惊讶的是,在当前的研究中,研究人员还发现这种真菌含有固氮细菌,这可能使其固氮。

接下来,这项研究的作者着手确定JGTA-S1是否可以利用重要的农作物水稻作为宿主,并促进水稻的生长和营养,尤其着重于氮。实际上,作者表明,JGTA-S1将水稻定殖为宿主,并增加了植物中的氮含量。此外,作者研究了内共生细菌及其在真菌和植物生长中的作用。JGTA-S1可以在无氮培养基中生长,其中固氮菌(包括假单胞菌)可以帮助固氮。固氮细菌是JGTA-S1生存能力的关键,对于真菌处理过的植物中增加的生物量和铵盐至关重要。真菌与植物结合形成丝状结构,然后斯图氏假单胞菌细菌穿透这些结构。因此,来自三个王国(植物,真菌和细菌)的生物之间这种引人入胜的相互作用可能是改善水稻甚至其他农作物植物氮营养的关键。

下一步,通讯作者阿南蒂塔·希尔(Anindita Seal)说:“改善作物植物中的氮营养对科学家来说是一个挑战。很有趣的是,看看这种三态相互作用是否可以用来改善除水稻以外的其他植物的氮营养,或者是否可以利用这种三元相互作用来改善水稻中的氮营养。真菌内细菌的有益作用是植物特有的。”

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