在类似火星的土壤中，细菌共生促进三叶草的生长

　　

   

   

图片:观察到三叶草(Melilotus officinalis)与未接种根瘤细菌Sinorhizobium meliloti(左)在火星风化层中生长的三叶草的生长差异

(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

在类似火星的土壤中生长的三叶草，接种共生固氮细菌后比未接种时生长得更快。美国科罗拉多州立大学的富兰克林·哈里斯及其同事在2021年9月29日开放获取的《公共科学图书馆·综合》杂志上发表了这些发现。

随着地球人口的增长，研究人员正在研究在火星土壤或“风化层”耕种的可能性。然而，风化层缺乏一些植物必需的营养物质，包括植物生存所需的某些含氮分子。因此，火星上的农业将需要策略来增加风化层中这些氮化合物的数量。

哈里斯和同事们假设，细菌可以在使火星土壤更肥沃方面发挥成本效益作用。在地球上，土壤中的细菌帮助将大气中的氮转化或“固定”为植物所需的分子。其中一些微生物与植物有共生关系，它们将氮固定在植物根部的根瘤中。

为了探索共生固氮细菌在太空农业中的可能作用，研究人员在与火星极为相似的人造风化层中种植了三叶草。他们将一些植物接种了Sinorhizobium meliloti微生物，这种微生物在地球上的三叶草根瘤中很常见。以前的研究已经表明三叶草可以在风化层中生长，但还没有探索过用固氮剂接种三叶草。

研究人员发现，与未接种的三叶草相比，接种的三叶草根和茎的生长增加了75%。然而，与未接种的植物相比，接种植物周围的风化层没有显示出nh4 -一种植物必需的含氮分子升高的迹象。

这些发现表明，共生微生物促进了三叶草的生长，但并没有导致生长在附近的其他植物可能使用的过量氮化合物的产生。研究人员还在盆栽土壤中种植了一些三叶草，并在比较生长在风化层和土壤中的植物时注意到其共生关系的某些差异。

这些发现表明，植物和固氮细菌之间的共生可能有助于火星上的农业。未来的研究可以继续探索与其他作物的这种关系，并解决风化层中的植物毒性问题。

作者补充说:“这项研究表明，可以形成根瘤的细菌Sinorhizobium meliloti已经被证明在火星表面土层中结瘤，在温室试验中显著促进了三叶草(Melilotus officinalis)的生长。这项工作增加了我们对植物和微生物相互作用的理解，将有助于火星表面风化层的改造。”

10.1371 / journal.pone.0257053