可以减少化肥的依赖真菌帮手

介绍小麦真菌提高了关键营养物质的吸收,可能导致新的“气候智能型”品种的作物,根据一项新的研究。

利兹大学的研究人员演示了一个伙伴关系可以利用小麦和土壤真菌开发新的粮食作物和农业系统不依赖于化肥,减少他们对气候危机不断升级的贡献。

这是第一次的真菌,植物根系形成合作关系,可以提供大量的谷类作物的磷和氮。下的真菌继续提供营养更高水平的二氧化碳(CO2) 2100年预测,未来粮食安全的重要意义。

今天的研究结果发表在《全球变化生物学》杂志上。

首席研究员教授凯蒂领域,从利兹大学的生物学和全球食品与环境研究所说:“真菌可能是一种有价值的新工具,以帮助确保未来粮食安全面临的气候和生态危机。

“这些真菌不是提高粮食作物的生产力的银弹,但他们有可能有助于减少我们当前过度依赖农业化肥。”

农业是导致全球碳排放的主要因素,部分原因是重要的化肥等投入。而肉类生产更有助于全球变暖比种植作物,减少化肥的使用可以帮助降低农业对气候变化的总体贡献。

古代plant-fungi伙伴关系

大多数植物与真菌的根系统形成伙伴关系,称为丛枝菌根,这使他们能够更有效地从土壤中吸取养分。作为交换,植物提供碳水化合物来真菌作为一种付款方式,称为共生。

植物能给10 - 20%的碳他们从空气真菌伙伴,以换取所需高达80%的磷的摄入量。这些真菌也可以帮助植物提高增长,氮水平,水吸收,保护植物免受害虫和疾病。

但在过去的10000年里,农作物已经通过集约饲养驯化,这有意无意阻止一些品种与有益真菌有密切的关系。

在全球范围内,小麦是数十亿的主要作物,小麦种植中使用更多的土地比任何其他粮食作物根据联合国粮农组织2017年(2.18亿公顷)。尽管提高氮、磷肥料的应用来提高产量,小麦的数量,可以生产从一个给定的地区近年来已经到了一个平台。

同时一些品种的小麦种植农民形成这些伙伴关系有益真菌,许多不。利兹大学的研究人员因此建议有潜力发展的小麦新品种较少依赖化肥。

可持续的粮食生产

汤姆Thirkell博士合著者从利兹大学的生物学学院,他说:“数千年来,农民已经提高生产率和抗病育种作物,但这主要是基于地面上可以看到什么。

“我们开始意识到,一些作物的驯化与真菌在土壤中缺少这些重要的联系。我们的研究结果表明,培育新的作物品种是真实的潜力这恢复失去的关系有益真菌,并改善未来粮食生产系统的可持续性。”

科学家让真菌殖民三种不同品种的小麦的根在实验室和成长在两院之一——模仿当前气候条件或那些预计在2100年,当大气中二氧化碳浓度预测是今天如果不限制排放量的两倍。他们想知道不同的品种可以获得什么好处从真菌伙伴和关系如何受大气中的二氧化碳增加。

化学标记土壤中的磷和氮和二氧化碳在空气中,研究人员能够证明,不同品种的小麦吸收的营养通过真菌伙伴,无论是气候情况。

正如所料,三个品种的小麦进行不同程度的交换与真菌,有一些品种获得更多关系比其他的类似的碳水化合物“成本”。

特别是Skyfall各种真菌的小麦了更多的磷相比其他两个品种,获得570倍比阿瓦隆装饰乐段的品种和225倍。

没有区别在磷或氮交换从真菌的小麦高二氧化碳水平的三个作物品种。因此看来,真菌可以继续传输营养作物甚至未来气候条件下。

研究人员认为它可能培育小麦新品种,更适应一种真菌的伙伴关系。这可能让农民少用化肥,因为它可以使小麦通过真菌需要更多的营养。

正在进行的讨论真菌是否有净积极或消极的谷类作物的增长,一些证据表明真菌可以作为植物宿主寄生虫。

它曾被预言,更高的大气中二氧化碳水平会导致真菌植物主机采取更多的碳,但本研究发现不是这三个品种的小麦。

研究人员建议油田规模实验现在需要了解真菌的有利影响小麦中演示了这项研究在农场设置复制。

参考
丛枝菌根真菌和建立碳之间的养分交换小麦不同品种和大气二氧化碳浓度的变化。汤姆·j·Thirkell Daria Pastok,凯蒂·j .字段。全球变化生物学,https://doi.org/10.1111/gcb.14851。

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