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请细菌来当植物“保镖”

当种子发芽时,微生物能同时开发作物并为作物提供营养物质,促进其生长,防止病虫害,减少对作物的压力,提高作物适应能力。

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真菌(立枯丝核菌)是隐形的枯萎病,只有在甜菜或玉米丰收之前的很短时间里,才会在其根部以可见形态成群出现。真菌腐败病从种植季节的初期开始,由内而外发展,而且只有在秋季可见,摧毁了作物丰收的可能性。


很多媒体都报道过,作物连年歉收是因为受到害虫和病原体的攻击,尽管人们试图用农药和杀虫剂控制它们。使用诸如新烟碱类杀虫剂导致蜜蜂等昆虫死亡的事件,进一步加剧了作物歉收的情况。


“在更极端的环境条件下,如天气炎热期、干旱或洪涝灾害时,要考虑单独使用农药或杀虫剂造成的作物损害程度。”奥地利工业生物技术中心(ACIB)研究员Christin Zachow说道。


ACIB正在完善可以使“化学雾剂法”逐渐废弃并退出使用的保护措施。目前正在进行的一项研究项目涉及生物植物保护,其中可将微生物(细菌)作为玉米、油菜、番茄、高粱、甜菜种子的“保镖”进行安全护卫工作。基本原则是让特殊细菌与田里的作物种子结合。


ACIB力图促进微生物性能的增长:当种子发芽时,微生物能同时开发作物并为作物提供营养物质,促进其生长,防止病虫害,减少对作物的压力,提高作物适应能力。


“作物面临着来自气候变化、干旱、高盐土壤的挑战。作为单一栽培的结果,作物营养素缺乏现象也会出现。”Zachow表示。2011年以来,他一直从事该项目的研究,并与此研究领域内的先驱、格拉茨科技大学环境生物技术研究所的Gabriele Berg教授合作。


他们的首要任务是找到能适应极端环境条件的细菌。每种植物都需要特定的细菌,每种土壤类型都习惯于特定的细菌。例如,在苔藓和地衣区域中进行的科研发现,前者能容忍酸性pH值和营养不足,后者则接受紫外线照射和干旱条件。


“细菌促进作物生长,是要经过确认、特性描述和抗压性测验的。”Zachow说, “我们想知道哪些基因在特定环境条件下才能激活,以确保细菌能够与当地的作物进行理想匹配。”


当一类有希望的细菌种群被发现时,它们就由研究人员进行优化提升,这样微生物才能在他们给出的特定环境下成为最优胜出者。假单胞菌和嗜根寡养单胞菌细菌种群就是这样被成功发现并记录下来的。


寡养单胞菌导致了乌兹别克斯坦含盐草原上作物生长的巨大爆发(300%以上没有微生物处理),假单胞菌在ACIB工业合作方——德国KWS SAAT SE甜菜试验田里制造了类似的积极影响。5家工业企业目前正在参与这项研究项目。


完成初步调查后,目标细菌已经和它们的潜在寄主植物进入互动状态。Zachow表示,“植物正是通过寻找这种类型的细菌来促进自身完美生长。”细菌与寄主的互相作用在人体肠道内也是类似的:一个特定的菌群有益于人体健康。


这项商业产品研究和开发的高潮是产生了一种让种子封闭在“细菌壳子”里的技术。在黑暗潮湿的土壤里,细菌与发芽的种子一起生长,同时保卫它、呵护它。


“我们的目标是,力争开发出健康生长的最佳植物,为消费者提供健康饮食的最佳基础。”Zachow表示,“有效的生物植物保护系统提供了一种替代农药的可行性。”生物植物保护无疑是“确保农业生产健康食品”的重要一步。


最终,ACIB的生物植物保护方法会与传统的农药杀虫剂植物保护方法产生竞争。在全世界范围内,化学工业以每年400亿欧元的花费对植物进行化学保护,在欧盟领域内则用掉其中三之一。当越来越多的消费者需求更健康的食品时,大量金钱就可以花在生物保护措施上了。


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