原標(biāo)題:請(qǐng)細(xì)菌來(lái)當(dāng)植物“保鏢”
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當(dāng)種子發(fā)芽時(shí),微生物能同時(shí)開(kāi)發(fā)作物并為作物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)其生長(zhǎng),防止病蟲(chóng)害,減少對(duì)作物的壓力,提高作物適應(yīng)能力。
真菌(立枯絲核菌)是隱形的枯萎病,只有在甜菜或玉米豐收之前的很短時(shí)間里,才會(huì)在其根部以可見(jiàn)形態(tài)成群出現(xiàn)。真菌腐敗病從種植季節(jié)的初期開(kāi)始,由內(nèi)而外發(fā)展,而且只有在秋季可見(jiàn),摧毀了作物豐收的可能性。
很多媒體都報(bào)道過(guò),作物連年歉收是因?yàn)槭艿胶οx(chóng)和病原體的攻擊,盡管人們?cè)噲D用農(nóng)藥和殺蟲(chóng)劑控制它們。使用諸如新煙堿類殺蟲(chóng)劑導(dǎo)致蜜蜂等昆蟲(chóng)死亡的事件,進(jìn)一步加劇了作物歉收的情況。
“在更極端的環(huán)境條件下,如天氣炎熱期、干旱或洪澇災(zāi)害時(shí),要考慮單獨(dú)使用農(nóng)藥或殺蟲(chóng)劑造成的作物損害程度。”奧地利工業(yè)生物技術(shù)中心(ACIB)研究員Christin Zachow說(shuō)道。
ACIB正在完善可以使“化學(xué)霧劑法”逐漸廢棄并退出使用的保護(hù)措施。目前正在進(jìn)行的一項(xiàng)研究項(xiàng)目涉及生物植物保護(hù),其中可將微生物(細(xì)菌)作為玉米、油菜、番茄、高粱、甜菜種子的“保鏢”進(jìn)行安全護(hù)衛(wèi)工作?;驹瓌t是讓特殊細(xì)菌與田里的作物種子結(jié)合。
ACIB力圖促進(jìn)微生物性能的增長(zhǎng):當(dāng)種子發(fā)芽時(shí),微生物能同時(shí)開(kāi)發(fā)作物并為作物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)其生長(zhǎng),防止病蟲(chóng)害,減少對(duì)作物的壓力,提高作物適應(yīng)能力。
“作物面臨著來(lái)自氣候變化、干旱、高鹽土壤的挑戰(zhàn)。作為單一栽培的結(jié)果,作物營(yíng)養(yǎng)素缺乏現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)?!盳achow表示。2011年以來(lái),他一直從事該項(xiàng)目的研究,并與此研究領(lǐng)域內(nèi)的先驅(qū)、格拉茨科技大學(xué)環(huán)境生物技術(shù)研究所的Gabriele Berg教授合作。
他們的首要任務(wù)是找到能適應(yīng)極端環(huán)境條件的細(xì)菌。每種植物都需要特定的細(xì)菌,每種土壤類型都習(xí)慣于特定的細(xì)菌。例如,在苔蘚和地衣區(qū)域中進(jìn)行的科研發(fā)現(xiàn),前者能容忍酸性pH值和營(yíng)養(yǎng)不足,后者則接受紫外線照射和干旱條件。
“細(xì)菌促進(jìn)作物生長(zhǎng),是要經(jīng)過(guò)確認(rèn)、特性描述和抗壓性測(cè)驗(yàn)的?!盳achow說(shuō), “我們想知道哪些基因在特定環(huán)境條件下才能激活,以確保細(xì)菌能夠與當(dāng)?shù)氐淖魑镞M(jìn)行理想匹配?!?/p>
當(dāng)一類有希望的細(xì)菌種群被發(fā)現(xiàn)時(shí),它們就由研究人員進(jìn)行優(yōu)化提升,這樣微生物才能在他們給出的特定環(huán)境下成為最優(yōu)勝出者。假單胞菌和嗜根寡養(yǎng)單胞菌細(xì)菌種群就是這樣被成功發(fā)現(xiàn)并記錄下來(lái)的。
寡養(yǎng)單胞菌導(dǎo)致了烏茲別克斯坦含鹽草原上作物生長(zhǎng)的巨大爆發(fā)(300%以上沒(méi)有微生物處理),假單胞菌在ACIB工業(yè)合作方——德國(guó)KWS SAAT SE甜菜試驗(yàn)田里制造了類似的積極影響。5家工業(yè)企業(yè)目前正在參與這項(xiàng)研究項(xiàng)目。
完成初步調(diào)查后,目標(biāo)細(xì)菌已經(jīng)和它們的潛在寄主植物進(jìn)入互動(dòng)狀態(tài)。Zachow表示,“植物正是通過(guò)尋找這種類型的細(xì)菌來(lái)促進(jìn)自身完美生長(zhǎng)?!奔?xì)菌與寄主的互相作用在人體腸道內(nèi)也是類似的:一個(gè)特定的菌群有益于人體健康。
這項(xiàng)商業(yè)產(chǎn)品研究和開(kāi)發(fā)的高潮是產(chǎn)生了一種讓種子封閉在“細(xì)菌殼子”里的技術(shù)。在黑暗潮濕的土壤里,細(xì)菌與發(fā)芽的種子一起生長(zhǎng),同時(shí)保衛(wèi)它、呵護(hù)它。
“我們的目標(biāo)是,力爭(zhēng)開(kāi)發(fā)出健康生長(zhǎng)的最佳植物,為消費(fèi)者提供健康飲食的最佳基礎(chǔ)?!盳achow表示,“有效的生物植物保護(hù)系統(tǒng)提供了一種替代農(nóng)藥的可行性?!鄙镏参锉Wo(hù)無(wú)疑是“確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)健康食品”的重要一步。
最終,ACIB的生物植物保護(hù)方法會(huì)與傳統(tǒng)的農(nóng)藥殺蟲(chóng)劑植物保護(hù)方法產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。在全世界范圍內(nèi),化學(xué)工業(yè)以每年400億歐元的花費(fèi)對(duì)植物進(jìn)行化學(xué)保護(hù),在歐盟領(lǐng)域內(nèi)則用掉其中三之一。當(dāng)越來(lái)越多的消費(fèi)者需求更健康的食品時(shí),大量金錢(qián)就可以花在生物保護(hù)措施上了。(王方編譯)