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微生物的香气可以使作物免于干旱

2019-02-20 09:35:35 • 来源：

雷切尔·卡森在她的“ 寂静的春天”一书中写道：“嗅觉几乎比其他任何一种都有，能够回忆起记忆......”您可能想知道这与微生物有何关系。事实上，它们产生了我们认为的大部分气味。如果你曾经在干燥的第一次降雨后走进森林，你会想起一种甜美，清新，有力的令人回味的气味。这种泥土气味的物质是土臭素，一种被称为放线菌的土壤细菌释放到空气中的化学物质。

微生物的香气可以使作物免于干旱

您还可以回想起大海的浓烈气味，唤起人们对海浪，沙滩和海鸥呐喊的回忆。这种气味归功于二甲基硫化物，这是一种由形成藻类的藻类产生的相当臭的含硫化合物。

但微生物气味也可以保护植物。农作物在干旱条件下会枯萎死亡。微生物 - 感谢它们释放的气味 - 可以帮助植物更好地忍受这些压力条件，这是气候变暖的重要服务。作为一名微生物生态学家，我的工作重点是了解微生物和植物如何协同作用，以及哪些微生物气味有助于作物。

一种气味的语言

无论好坏都是由挥发性有机化合物或挥发性化学物质引起的。自1990年以来，科学家就已经了解了这种形式的语言。植物利用挥发物吸引传粉媒介，在受到昆虫攻击时“呼救”，并警告邻近的植物准备化学防御。

然而，只有在过去的十年中，研究人员才意识到微生物也会在挥发物的帮助下进行交流。一些微生物使用挥发物来发送信号或协调它们的行为，例如它们移动或生长的能力。

挥发物具有低沸点和其他独特性质，使其能够容易地蒸发并且从微生物的角度经过长距离传播 - 至少。这些有用的属性有助于微生物在土壤环境中进行通

人们可以将挥发物视为构建微生物“语言”的“词汇”。

我对微生物通讯的研究研究了植物根部附近的土壤微生物如何利用挥发物在“根际”或根空间交换信息。事实上，细菌和真菌确实与萜烯相互作用，萜烯是另一种挥发性物质。

已经证明萜烯在植物和昆虫中相互交流是重要的，但这是我们第一次观察到微生物之间基于萜烯的对话。

气候变化的气味

农业与气候变化密切相关。最近的一项研究估计，高温和干旱将导致包括玉米和小麦在内的所有主要粮食作物遭受严重损失。这将对全球粮食供应产生巨大影响。我们迫切需要制定减少气候变化对作物的负面影响的战略。其中一种策略源于微生物。

微生物生活在我们和我们的皮肤内，帮助我们保持健康。与人类一样，植物宿主微生物群落，统称为植物微生物群，通过抵抗病原体来维持其健康，支持其生长并保护它们免受疾病侵害。植物甚至可以在它们的根部招募微生物来帮助抵御干旱。

植物微生物组在植物存活中起着重要作用，反之亦然 - 植物为其相关微生物提供营养，反过来，通过合作和竞争性相互作用保护其宿主。植物与其微生物组之间的这种亲密的，共同依赖的关系称为holobiont。

有些人甚至认为合作是一种“超级有机体” - 一个整体发挥作用的有组织的社会。微生物组推动其植物宿主的进化和适应，使其成为一个能够适应不断变化的环境条件的弹性实体。

我们的团队调查植物holobiont适应压力的各种方式，如污染和干旱。我们找到了种植植物微生物群落的方法，以增强它们对这些胁迫的适应能力。

我们的部分研究涉及寻找生态友好的农业替代品。例如，微生物萜烯 - 真菌，原生生物和细菌产生的最大类挥发物可以帮助植物在干旱时期生存。微生物释放这些挥发物以向植物发出信号并刺激植物的防御机制。

我们仍然不知道通信是如何发生的，或者这些挥发物的释放涉及哪些基因和途径，但我们正在研究它。我们正在追踪植物holobiont中的微生物挥发物，并逐字挖掘携带遗传信息的基因来生产这些化合物。

然后我们可以选择带有帮助植物抵抗干旱的气味基因的微生物- 并将它们喂给我们的作物如维生素，以便它们能够在更温暖的未来继续为我们提供食物。

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