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肥料破坏了植物微生物群的抗病能力(二)

2019-07-04 68细菌益生菌的作用

益生菌与植物

Koskella关注的是植物的地上微生物群落,即叶球,与植物根系相关的地下微生物群落根际相比,叶球是一个鲜为人知的群落。研究人员在叶状球体微生物中发现了未被怀疑的活性,包括一些细菌像根相关细菌一样固定空气中的氮。许多研究表明,植物根部的微生物群落可以促进植物对养分的吸收、生长和抗病能力,Koskella正在研究这是否也适用于地上微生物群落。

她的实验与用益生菌处理作物的问题有关,并有助于回答以下问题:对于一种给定的植物,什么是正确的细菌组合?如何使用这种合适的混合物是最好的?

肥料破坏了植物微生物群的抗病能力(二)

研究内容

为了研究这些问题,Koskella和 Berg首先对加州大学戴维斯分校(UC Davis)户外种植的健康西红柿的天然叶子微生物进行了采样。

然后,他们将这种混合物喷洒到加州大学伯克利分校(UC Berkeley)生长室内的无菌番茄植株上。一周后,他们在番茄叶片上注射了丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae bacteria)。事实上,番茄上新的微生物群落确实保护了植株不受病原体的定植,尽管从一些番茄地里获得的微生物群落比从其他地里获得的微生物群落工作得更好。

Koskella说:“这个叶状球体微生物群落就像我们自己的皮肤一样,是抵御疾病的第一道防线,所以我们希望看到保护,尽管我们并不确定。”

肥料破坏了植物微生物群的抗病能力(二)

人工微生物群落

令人惊讶的是,当他们改变喷在叶子上的微生物浓度时,他们发现在许多情况下,低剂量比高剂量效果更好。

为了找出原因,他们构建了一个人工微生物群落,由在天然植物上发现的12个物种组成——基本上是在培养中生长得最好的12个物种。当他们在番茄上喷洒不同剂量的合成菌群时,得到了同样的结果:低剂量、稀释的番茄比高浓度的番茄更能抵御假单胞菌。

Berg重复了这个实验来证实这个令人困惑的发现,但在随后的一次试验中,她决定先给这些下垂的植物施肥。在那个试验中,没有一种微生物组剂量对假单胞菌有保护作用。当他们在有施肥和没有施肥的情况下重复试验时,他们证实施肥消除了先前观察到的保护作用。

在每一项实验中,他们通过记录假单胞菌相对于其他微生物(大多数是有益微生物)的相对数量来判断对病原体的防护,因为健康的微生物群落应该有效地与病原体竞争,并将其降低到较低水平。

Koskella对肥料改变微生物群的原因持怀疑态度,其中最重要的是,肥料可能会使树叶更健康,从而让所有的微生物都感到快乐,从而避免了需要好的微生物来战胜坏的微生物。她和她的团队现在正在进行实验来验证这个假设。

他们仍然不知道为什么低剂量的益生菌治疗比高剂量的效果更好,但希望未来的研究能解开这个谜团,并有助于指导益生菌在农业中的适当应用。

尽管如此,Koskella和Berg说,肥料对叶和茎微生物群的影响应该会促使生物学家探索肥料对根微生物群的影响,以及对植物整体健康的影响。

她说:“我们已经给农作物施肥这么久了,如果我们还没有看到长期施肥对植物与微生物相互作用的影响,我会感到惊讶。”“有很多研究表明,驯化植物的微生物群落往往与野生植物非常不同。”

最大的问题是,这会影响植物的整体健康吗?为什么?

肥料破坏了植物微生物群的抗病能力(二)

引用

University of California - Berkeley. "Fertilizer destroys plant microbiome's ability to protect against disease: Healthy microbiomes on plant leaves protect against pathogens, though not on fertilized plants." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 July 2018.
www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180726162736.htm.

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