土壤中的微生物帮助植物应对干旱,但不是科学家们认为如何

有一个复杂的世界在我们脚下,充满多元化和相互依存的生活。工厂电话和化学信号在受到压力时召唤微生物可以解锁一定营养和找到水在土壤中孔太小,最好的根源。作为回报,微生物得到一个安全的地方居住或含糖饮料。

这是一种典型的you-scratch-my-back-I就帮你的场景。除非它不是。新研究伊利诺伊大学香槟分校挑战传统智慧展示独立生存的土壤微生物只是寻找自己。

在一个multi-generation实验,研究人员大学的农业,消费者和环境科学(ace)发现微生物帮助植物应对干旱,但不是针对植物的求救声。相反,环境本身选择耐旱微生物。虽然这些耐寒微生物做他们的事情,他们也正好让植物更耐旱。

“这是一个惊喜,因为我希望看到证据之间的共同进化和共生微生物和植物。我认为人们,包括我自己,忘记,只是因为微生物做一些适应性或有益的来植物,它并不一定意味着他们这样做为植物,”说凯文·里克斯,完成了项目,作为他的博士学位的一部分项目生态、进化和保护生物学在伊利诺斯州。里克斯现在是多伦多大学的博士后研究员。

学习微生物帮助植物如何应对干旱,里克斯建立了土壤社区生活在锅有或没有植物。bet188真人他一半的浇水壶,对干旱的另一半,然后重复这些治疗三代。的想法是让时间选择发生——可能对植物发出求救的信号,并选择微生物来帮助他们。

在第二阶段的实验中,里克斯混合。他再次增长从第一阶段和保持相同的植物在土壤浇水治疗,但现在有些植物经历干旱土壤被雨水丰沛的世代,反之亦然。他预计土壤微生物从历史上干锅会适应这些条件,帮助植物抵御干旱超过微生物从历史上湿锅。这就是他发现:植物经历干旱时大了drought-adapted微生物。

但是——这是关键——这是对土壤有或没有植物生长在第一阶段。换句话说,微生物植物适应干旱随着时间的推移,即使没有选择通过化学信号。但他们仍然提供福利与植物生长时代之后。这是证明这些微生物在做自己的事情,只有帮助植物顺便说一下。

没有先前的研究主题包括任何植物控制,使得研究团体认为植物和微生物在进化论的对话交流。

“我们的研究结果挑战经典思考什么是互利共赢。菌根和固氮细菌的模型系统,人们研究当他们谈论互利共生。但还有这个模糊集的交互,我们还不理解,但最终仍可能有一个互利、或至少是单向的好处。我认为我们的方法将这个系统到聚光灯,”作者说托尼Yannarell,副教授自然资源和环境科学ace在伊利诺斯州大学的一部分。

研究人员还消毒第一阶段土壤在第二阶段实施治疗之前。在那些罐子,植物在历史上干燥的土壤没有经历干旱时更好。

“一些以往的研究并没有比较土壤和没有微生物,所以很难真正涉及到微生物的司机受益,”Yannarell说。“有很多东西,可能是不同的土壤中,但当我们消毒了微生物在我们的实验中,我们失去了适应干旱的好处。”

研究人员不确定微生物在他们的实验中,所以他们不能确定如何受益。但里克斯说,土壤微生物参与许多过程,可以帮助植物抵抗压力。

“微生物负责养分和碳循环,因此它们实际上是否促进植物水,他们仍然可以释放养分,使植物更健康,更有弹性的压力,”他说。

里克斯犹豫地声称他的研究将在生态研究范式转变,特别是考虑到这是一个温室实验侧重于独立生存的土壤微生物和单一类型的环境压力。但他希望这将鼓励其他科学家考虑no-microbe和任何植物控制未来的研究。他们可能会透露到底发生了什么在我们的脚下。

研究中,“土壤水分顺便选择对于促进本地适应性的植物反应的微生物,”发表的《皇家学会学报B(DOI:10.1098 / rspb.2023.0469]。本研究的贡献宝石生物学集成研究所,由国家科学基金会资助的DBI生物学整合机构计划,(奖# 2022049)。此外合作国家支持的研究,教育,和扩展服务,美国农业部,根据项目号码ILLU 875 - 952,以及学校的综合生物学和伊利诺伊大学香槟分校的研究生学院。

参考:里克斯KD, Yannarell AC。土壤水分顺便选择微生物促进局部自适应植物响应。Proc R Soc B。2023,290 (2001):20230469。doi:10.1098 / rspb.2023.0469

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