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火星农业有望突破!共生固氮细菌可使类火星土壤中三叶草生长量增加75%

前瞻网    2021-09-30 12:06

 

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美国科罗拉多州立大学的一项新研究中发现,在类火星土壤中生长的苜蓿植物(三叶草植物),接种了共生固氮细菌后,其生长速度明显高于未接种的情况。

随着地球人口的增长,研究人员正在研究耕种火星土壤,或“风化层”(regolith)的可能性。然而,风化层缺乏一些必要的植物营养物质,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采取策略来增加风化层中这些氮化合物的含量。

首先,研究人员假设,细菌可以使火星土壤更加肥沃。在地球上,土壤中的细菌帮助将大气中的氮转化或“固定”为植物需要的分子。其中一些微生物与植物有共生关系,它们在植物根部的结节中固定氮。

为了探索共生固氮细菌在天体农业中可能发挥的作用,研究人员在与火星类似的人造风化层中种植苜蓿(三叶草)。他们给一些植物接种了微生物Sinorhizobium meliloti,这种微生物在地球上的三叶草根部结节中普遍存在。以前的研究表明,三叶草可以在风化层中生长,但没有探索过接种固氮剂的情况。

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生长量增加了75%。然而,与未接种的情况相比,接种植物周围的风化层没有显示出NH4(一种植物的基本含氮分子)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,但并没有导致产生过量的氮化合物。研究人员还在普通盆栽土壤中种植了一些三叶草,并注意到生长在风化层和普通土壤中的植物,其共生关系存在某些差异。

研究人员认为,形成结核的细菌Sinorhizobium meliloti已被证明可以在火星风化层中进行结核,在温室试验中明显促进苜蓿植物的生长。因此,植物和固氮细菌之间的共生关系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。

题为“Soil fertility interactions with Sinorhizobium-legume symbiosis in a simulated Martian regolith; effects on nitrogen content and plant health”的相关研究论文发表在《PLoS ONE》上。

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责任编辑: 3976DBC

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