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细菌共生促进了类火星土壤中的三叶草生长

导读 与未接种共生固氮细菌相比,在类似火星的土壤中生长的三叶草植物在接种共生固氮细菌时的生长速度明显更快。美国科罗拉多州立大学的 Frankl

与未接种共生固氮细菌相比,在类似火星的土壤中生长的三叶草植物在接种共生固氮细菌时的生长速度明显更快。美国科罗拉多州立大学的 Franklin Harris 及其同事于2021 年 9 月 29 日在开放获取期刊PLOS ONE上展示了这些发现。

随着地球人口的增长,研究人员正在研究种植火星土壤或“风化层”的可能性。然而,风化层缺乏一些必需的植物营养素,包括植物生存所需的某些含氮分子。因此,火星上的农业将需要策略来增加风化层中这些含氮化合物的数量。

哈里斯及其同事假设细菌可以在使火星土壤更加肥沃方面发挥成本效益的作用。在地球上,土壤中的细菌有助于将大气中的氮转化或“固定”成植物所需的分子。其中一些微生物与植物有共生关系,它们在植物根部发现的根瘤中固氮。

为了探索共生固氮细菌在星体农业中的可能作用,研究人员在与火星高度匹配的人造风化层中种植了三叶草。他们给一些植物接种了苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti),这种微生物在地球上的三叶草根瘤中很常见。先前的研究表明,三叶草可以在风化层中生长,但尚未探索接种固氮剂。

研究人员发现,与未接种的三叶草相比,接种的三叶草的根和芽的生长量增加了 75%。然而,与未接种植物周围的风化层相比,接种过的植物周围的风化层没有显示出 NH4(一种植物必需的含氮分子)升高的迹象。

这些发现表明,共生微生物促进了三叶草的生长,但并没有导致附近生长的其他植物可以假设使用的氮化合物的过量产生。研究人员还在盆栽土壤中种植了一些三叶草,并在比较风化土与土壤中种植的植物时发现了共生关系的某些差异。

这些发现表明植物和固氮细菌之间的共生可能有助于火星上的农业。未来的研究可以继续探索与其他作物的这种关系,并解决风化层中植物毒性的问题。

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