可持续农业新路径:作物野生近缘种及其微生物群的守护蓝图

【字体: 时间:2025年07月11日 来源:Nature Communications 14.7

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  本文聚焦作物野生近缘种(CWR)及其微生物群在可持续农业中的关键作用。研究人员通过综合分析,揭示了CWR作为微生物多样性宝库,如何增强作物对环境压力的韧性和资源利用效率。研究呼吁建立全球保护倡议,以维护这些共生关系,减少对化肥和农药的依赖。这一工作为未来农业政策提供了科学基础,强调了生物多样性保护对粮食安全和生态系统健康的战略意义。

  

在气候变化和人口增长的全球挑战下,农业可持续性面临严峻考验:化肥和农药的过度使用导致土壤退化、生物多样性丧失,作物对干旱、病害等环境压力的抵抗力日益薄弱。更令人担忧的是,现代作物品种在驯化过程中,丧失了其野生祖先(作物野生近缘种,CWR)与土壤微生物的共生关系,这些微生物本是自然生态系统的“隐形守护者”,能驱动养分循环、增强抗病能力并提升土壤健康。然而,随着CWR栖息地被破坏,这些宝贵的微生物资源正面临“无形灭绝”的风险。这意味着我们可能永远错失利用它们开发抗逆作物、减少农业输入的机会。因此,探索CWR及其微生物群的保护与应用,成为破解可持续农业困局的关键突破口。

为了解决这一问题,德国波恩大学(University of Bonn)的研究人员联合国际团队,在《Nature Communications》发表了一项前瞻性研究。他们系统分析了CWR及其微生物群在维持生态系统功能和农业韧性中的作用,论证了通过原位保护策略(如建立“CWR生物多样性保护区”)和基因工程手段,恢复植物-微生物共生关系,以减少对合成肥料和农药的依赖。研究强调,CWR作为“微生物多样性守护者”,能提供抗逆基因和有益微生物,为可持续农业绘制了实用蓝图。

为开展研究,研究人员主要采用了以下关键技术方法:基于野外调查和全球数据库(如CWR Project和CGIAR基因库)评估CWR分布和微生物群组成;利用宏基因组学和定量性状位点(QTL)分析识别植物基因组中调控微生物互作的关键区域(如氮循环和抗病基因);通过根际微生物组测序比较野生与驯化作物(如小麦、水稻)的微生物群落差异;并探索合成微生物群落(SynCom)技术,从CWR中分离和测试有益微生物菌株的应用潜力。样本来源包括全球主要作物原产地(如亚洲水稻CWR和北美小麦CWR)的土壤和植物样品。

研究结果围绕多个主题展开:

  • Perspective:研究人员指出,CWR及其微生物群是自然生态系统的核心,能通过强化养分循环(如氮固定N和磷吸收P
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