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真菌可以操纵细菌使土壤富含养分

博伊斯·汤普森研究所(BTI)的一组研究人员发现了一组独特的细菌,它们可以帮助真菌和植物获取土壤养分。这些发现可能为采用经济高效,环境友好的方法来增肥土壤,提高农作物产量,减少农民对传统肥料的依赖提供了方法。

研究人员知道,丛枝菌根(AM)真菌与所有陆地植物的70%的根部建立了共生关系。在这种关系中,植物将脂肪酸换成真菌的氮和磷。但是,AM真菌缺乏从复杂的有机分子中释放氮和磷所需的酶。

由BTI的William H. Crocker教授玛丽亚·哈里森(Maria Harrison)领导的三支BTI科学家想知道其他土壤微生物是否可以帮助真菌获取这些营养素。在检验这种可能性的第一步中,研究小组调查了AM真菌是否与特定细菌群落有关。3月1日在《 ISME杂志》上发表的一篇论文中对这项研究进行了描述。

该研究小组检查了生活在称为菌丝的长丝状结构表面上的细菌,这种真菌会延伸到远离宿主植物的土壤中。在两种真菌的菌丝上,研究小组发现了高度相似的细菌群落,其组成不同于周围土壤中的细菌。

康奈尔大学综合植物科学学院兼任教授哈里森说:“这告诉我们,就像人类的肠道或植物的根一样,AM真菌的菌丝也有自己独特的微生物组。” “我们已经就这些细菌的作用进行了一些有趣的预测,例如帮助获得磷酸盐。”

她补充说:“如果我们做对了,那么为土壤中的某些细菌增肥可以增加农作物的产量,并最终减少对传统肥料的需求以及相关的成本和环境影响。”是前BTI科学家Bryan Emmett和VéroniqueLévesque-Tremblay。

在这项研究中,研究小组使用了两种AM真菌:Glomus versiforme和Rhizophagus Regularis,并在三种不同类型的土壤中与Brachypodium distachyon共生,这是一种与小麦有关的草种。在使真菌与草一起生长长达65天后,研究人员使用基因测序来识别粘附在菌丝表面的细菌。

研究小组发现,两种真菌物种的细菌群落组成具有显着的一致性。这些群落在所有三种土壤类型中都是相似的,但是与在远离细丝的土壤中发现的群落非常不同。哈里森说,这些细菌的功能尚不清楚,但是它们的组成已经激发了一些有趣的可能性。

哈里森说:“我们预测其中一些细菌会在细丝的附近释放出磷离子,从而使真菌有最好的机会捕获这些离子。” “了解哪些细菌具有这种功能可能是增强真菌的磷酸盐获取过程以使植物受益的关键。”

哈里森的小组正在研究控制哪些细菌在细丝上聚集的因素。哈里森认为AM真菌可能会分泌吸引这些细菌的分子,进而细菌群落可能会影响真菌分泌哪些分子。

丛枝菌根真菌将长丝状结构(称为菌丝)延伸到土壤中。在草类植物的根部之中,可以看到比人的头发还小的菌丝。信用:玛丽亚·哈里森(Maria Harrison)

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菌丝微生物群中有粘菌球菌和其他类群的成员,其中包括“细菌捕食者”,它们通过使其他细菌破裂并释放其内含物而杀死并吃掉其他细菌。

这些捕食者通过沿着表面滑动而移动,因此“真菌细丝可以充当线性的饲养通道”,埃默特说。埃默特目前是爱荷华州埃姆斯市农业部农业研究服务部的研究微生物学家。“虽然许多土壤细菌似乎都沿着土壤中的真菌菌丝传播,但这些掠食者可能使之更加危险。”虽然并非每根细丝上的类群的每个成员都可能掠食,但是哈里森的研究小组计划调查这些假定的掠食者的方式和原因在那里组装。“掠食性细菌的作用有可能使周围土壤中的所有人(掠食者和真菌)都能获得矿物质营养。 一样。”她说。

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