細菌共生促進了類火星土壤中的三葉草生長

與未接種共生固氮細菌相比，在類似火星的土壤中生長的三葉草植物在接種共生固氮細菌時的生長速度明顯更快。美國科羅拉多州立大學的 Franklin Harris 及其同事于2021 年 9 月 29 日在開放獲取期刊PLOS ONE上展示了這些發(fā)現(xiàn)。

隨著地球人口的增長，研究人員正在研究種植火星土壤或“風化層”的可能性。然而，風化層缺乏一些必需的植物營養(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)將需要策略來增加風化層中這些含氮化合物的數(shù)量。

哈里斯及其同事假設細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，土壤中的細菌有助于將大氣中的氮轉化或“固定”成植物所需的分子。其中一些微生物與植物有共生關系，它們在植物根部發(fā)現(xiàn)的根瘤中固氮。

為了探索共生固氮細菌在星體農(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。先前的研究表明，三葉草可以在風化層中生長，但尚未探索接種固氮劑。

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量增加了 75%。然而，與未接種植物周圍的風化層相比，接種過的植物周圍的風化層沒有顯示出 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，共生微生物促進了三葉草的生長，但并沒有導致附近生長的其他植物可以假設使用的氮化合物的過量產(chǎn)生。研究人員還在盆栽土壤中種植了一些三葉草，并在比較風化土與土壤中種植的植物時發(fā)現(xiàn)了共生關系的某些差異。

這些發(fā)現(xiàn)表明植物和固氮細菌之間的共生可能有助于火星上的農(nóng)業(yè)。未來的研究可以繼續(xù)探索與其他作物的這種關系，并解決風化層中植物毒性的問題。

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