由于加利福尼亞處于嚴(yán)重干旱的第五年，許多西部各州經(jīng)歷了另一年的異常干旱，植物受到了壓力。當(dāng)干旱和過度陽光等因素迫使它們更加努力地生存時，農(nóng)作物，草和園林植物都會生病和死亡。華盛頓大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在，植物可以在天然微生物的幫助下更好地耐受干旱和其他壓力因素。具體而言，給予一定劑量微生物的植物保持綠色更長，并且能夠通過種植更多的葉和根并使用更少的水來抵抗干旱條件。

“如果植物有這些天然微生物，植物的壓力會減輕，”資深作者，環(huán)境與森林科學(xué)教授Sharon Doty說。“他們將幫助工廠應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)，特別是氣候變化。”該研究結(jié)果于本月在線發(fā)表在Current Plant Biology期刊上。

微生物及其對植物的益處是一個蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域，過去15年來，多蒂的實驗室探索了這種相互共生的許多不同方面。今年早些時候，她的團(tuán)隊證明植物中的微生物有助于它們在其他惡劣環(huán)境中生長 - 主要是作為天然肥料。

自然地提供營養(yǎng)和增強抗旱性可以使種植糧食和蔬菜作物，水果和堅果樹更容易和更環(huán)保，甚至保持高爾夫球場看起來郁郁蔥蔥和綠色，而不使用過量的水和化肥。“我學(xué)的越多，我在這個領(lǐng)域的研究越多，它就會越激動，特別是在應(yīng)用方面，”首席作家，環(huán)境與森林科學(xué)研究科學(xué)家Zareen Khan說。“我認(rèn)為這些知識可用于制定應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略。”

在這項研究中，研究人員研究了年輕楊樹在一個月的時間內(nèi)耐受干旱條件的能力，有或沒有添加微生物的幫助，稱為內(nèi)生菌，植物內(nèi)部的細(xì)菌，不會引起疾病。研究人員用不同條件下生長的野生楊樹和柳樹中的微生物混合物接種了年輕的楊樹插條。他們將混合物倒在10棵楊樹的莖上，而其他10種切口沒有接受任何微生物。在溫室中短暫生長期后，所有20株植物都經(jīng)受干旱條件一個月。

重要的是要注意所有的楊樹都有微生物 - 它們自然存在于每一個生物中。但是當(dāng)研究人員從野生楊樹和柳樹中添加微生物時，他們注意到了植物的益處。具體而言，給予益生菌的楊樹使其根生物量增加了一倍，并且比沒有添加微生物的楊樹經(jīng)歷了近30%的葉和莖生長。當(dāng)暴露于干旱條件下時，帶有微生物的楊樹也保持綠色，葉子和莖干健壯，而它們的對應(yīng)物則變成褐色和枯萎。

“如果植物有這些微生物，植物整體更環(huán)保，更健康，”多蒂說。

研究人員選擇楊樹來證明這種有益的關(guān)系，因為快速生長的樹木對于生物燃料或植物可再生能源非常重要。

“生物燃料的一個局限是大規(guī)模生產(chǎn)，”汗說。“如果我們可以通過添加天然內(nèi)生菌來減少楊樹種植園的用水量，那么這將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。”

微生物也有助于農(nóng)作物如西紅柿，玉米和辣椒更耐受干旱。研究人員正在與一家工程公司Intrinsyx Technologies合作，展示微生物和農(nóng)業(yè)植物之間的這種有益關(guān)系，作物給予有益微生物產(chǎn)生更多蔬菜，并在干燥，炎熱的天氣中做出更好的反應(yīng)。

“擁有微生物可以幫助植物早期建立，快速生長并保護(hù)它們免受環(huán)境中的某些壓力，特別是干旱，這是一個大問題，”Intrinsyx的首席科學(xué)官約翰弗里曼說，他與威斯康星大學(xué)的Doty團(tuán)隊合作。“在農(nóng)業(yè)環(huán)境中使用這些內(nèi)生菌對種植者和農(nóng)民來說具有很大的希望。”

研究人員懷疑有許多因素在發(fā)揮作用。微生物使植物能夠積累更多的營養(yǎng)物質(zhì)，如氮和磷。微生物還有助于植物更有效地利用水，甚至可以產(chǎn)生促進(jìn)植物生長并幫助它們保持綠色的分子。

獲得更多的根，莖和葉質(zhì)量也使植物能夠儲存更多的水。

“內(nèi)生菌正在幫助植物生長更多的根，因此它們有更多的表面積可以懸掛在水面上并在干旱的壓力下生存更長時間，”汗說。

接下來的步驟包括更好地了解微生物如何支持植物，并找到最佳菌株，以幫助不同的植物處理各種壓力。

“找到最有益的工作是使用這項技術(shù)的關(guān)鍵，”汗說。

其他合著者是威斯康星大學(xué)環(huán)境與森林科學(xué)學(xué)院的Hyungmin Rho，Shang Han Hung和Soo-Hyung Kim; 意大利Tuscia大學(xué)的Andrea Firrincieli; 以及阿根廷國立國家大學(xué)的弗吉尼亞盧娜和奧斯卡馬西亞雷利。