雷切爾·卡森在她的“ 寂靜的春天”一書(shū)中寫(xiě)道：“嗅覺(jué)幾乎比其他任何一種都有，能夠回憶起記憶......”您可能想知道這與微生物有何關(guān)系。事實(shí)上，它們產(chǎn)生了我們認(rèn)為的大部分氣味。如果你曾經(jīng)在干燥的第一次降雨后走進(jìn)森林，你會(huì)想起一種甜美，清新，有力的令人回味的氣味。這種泥土氣味的物質(zhì)是土臭素，一種被稱(chēng)為放線(xiàn)菌的土壤細(xì)菌釋放到空氣中的化學(xué)物質(zhì)。

您還可以回想起大海的濃烈氣味，喚起人們對(duì)海浪，沙灘和海鷗吶喊的回憶。這種氣味歸功于二甲基硫化物，這是一種由形成藻類(lèi)的藻類(lèi)產(chǎn)生的相當(dāng)臭的含硫化合物。

但微生物氣味也可以保護(hù)植物。農(nóng)作物在干旱條件下會(huì)枯萎死亡。微生物 - 感謝它們釋放的氣味 - 可以幫助植物更好地忍受這些壓力條件，這是氣候變暖的重要服務(wù)。作為一名微生物生態(tài)學(xué)家，我的工作重點(diǎn)是了解微生物和植物如何協(xié)同作用，以及哪些微生物氣味有助于作物。

一種氣味的語(yǔ)言

無(wú)論好壞都是由揮發(fā)性有機(jī)化合物或揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)引起的。自1990年以來(lái)，科學(xué)家就已經(jīng)了解了這種形式的語(yǔ)言。植物利用揮發(fā)物吸引傳粉媒介，在受到昆蟲(chóng)攻擊時(shí)“呼救”，并警告鄰近的植物準(zhǔn)備化學(xué)防御。

然而，只有在過(guò)去的十年中，研究人員才意識(shí)到微生物也會(huì)在揮發(fā)物的幫助下進(jìn)行交流。一些微生物使用揮發(fā)物來(lái)發(fā)送信號(hào)或協(xié)調(diào)它們的行為，例如它們移動(dòng)或生長(zhǎng)的能力。

揮發(fā)物具有低沸點(diǎn)和其他獨(dú)特性質(zhì)，使其能夠容易地蒸發(fā)并且從微生物的角度經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳播 - 至少。這些有用的屬性有助于微生物在土壤環(huán)境中進(jìn)行通

人們可以將揮發(fā)物視為構(gòu)建微生物“語(yǔ)言”的“詞匯”。

我對(duì)微生物通訊的研究研究了植物根部附近的土壤微生物如何利用揮發(fā)物在“根際”或根空間交換信息。事實(shí)上，細(xì)菌和真菌確實(shí)與萜烯相互作用，萜烯是另一種揮發(fā)性物質(zhì)。

已經(jīng)證明萜烯在植物和昆蟲(chóng)中相互交流是重要的，但這是我們第一次觀察到微生物之間基于萜烯的對(duì)話(huà)。

氣候變化的氣味

農(nóng)業(yè)與氣候變化密切相關(guān)。最近的一項(xiàng)研究估計(jì)，高溫和干旱將導(dǎo)致包括玉米和小麥在內(nèi)的所有主要糧食作物遭受?chē)?yán)重?fù)p失。這將對(duì)全球糧食供應(yīng)產(chǎn)生巨大影響。我們迫切需要制定減少氣候變化對(duì)作物的負(fù)面影響的戰(zhàn)略。其中一種策略源于微生物。

微生物生活在我們和我們的皮膚內(nèi)，幫助我們保持健康。與人類(lèi)一樣，植物宿主微生物群落，統(tǒng)稱(chēng)為植物微生物群，通過(guò)抵抗病原體來(lái)維持其健康，支持其生長(zhǎng)并保護(hù)它們免受疾病侵害。植物甚至可以在它們的根部招募微生物來(lái)幫助抵御干旱。

植物微生物組在植物存活中起著重要作用，反之亦然 - 植物為其相關(guān)微生物提供營(yíng)養(yǎng)，反過(guò)來(lái)，通過(guò)合作和競(jìng)爭(zhēng)性相互作用保護(hù)其宿主。植物與其微生物組之間的這種親密的，共同依賴(lài)的關(guān)系稱(chēng)為holobiont。

有些人甚至認(rèn)為合作是一種“超級(jí)有機(jī)體” - 一個(gè)整體發(fā)揮作用的有組織的社會(huì)。微生物組推動(dòng)其植物宿主的進(jìn)化和適應(yīng)，使其成為一個(gè)能夠適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件的彈性實(shí)體。

我們的團(tuán)隊(duì)調(diào)查植物holobiont適應(yīng)壓力的各種方式，如污染和干旱。我們找到了種植植物微生物群落的方法，以增強(qiáng)它們對(duì)這些脅迫的適應(yīng)能力。

我們的部分研究涉及尋找生態(tài)友好的農(nóng)業(yè)替代品。例如，微生物萜烯 - 真菌，原生生物和細(xì)菌產(chǎn)生的最大類(lèi)揮發(fā)物可以幫助植物在干旱時(shí)期生存。微生物釋放這些揮發(fā)物以向植物發(fā)出信號(hào)并刺激植物的防御機(jī)制。

我們?nèi)匀徊恢劳ㄐ攀侨绾伟l(fā)生的，或者這些揮發(fā)物的釋放涉及哪些基因和途徑，但我們正在研究它。我們正在追蹤植物holobiont中的微生物揮發(fā)物，并逐字挖掘攜帶遺傳信息的基因來(lái)生產(chǎn)這些化合物。

然后我們可以選擇帶有幫助植物抵抗干旱的氣味基因的微生物- 并將它們喂給我們的作物如維生素，以便它們能夠在更溫暖的未來(lái)繼續(xù)為我們提供食物。