利用土壤微生物提高作物性能

研究人员说，最近被隔离的土壤微生物可用于改良作物并保护它们免受真菌病害的侵害。

农业和食品发展局(TEAGASC)的研究人员已经发现了一种新型细菌，它可以改变植物特性并提供有益的特性，如抗病能力。这不是科学家第一次使用细菌对植物进行遗传修饰。根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)，有时被称为“世界植物工程师”，几千年来一直在遗传转化植物，并且已被利用多年来在世界范围内产生转基因作物。每年有超过1.8亿公顷的农作物通过农杆菌进行改良。

使用农杆菌来改变作物存在限制，包括专利和技术挑战。为了克服这个问题，研究人员开始寻找可能具有相同效果的替代微生物。

TEAGASC作物科学负责人Ewen Mullins博士及其同事已经发现了农杆菌的替代品，甚至可以更有效地改良更广泛的作物。这种被称为Ensifer粘附的替代细菌是从根际收集的 - 根际是生活在植物根部周围土壤中的多样化微生物群落。E.粘附素可用于通过称为Ensifer介导的转化(EMT)的过程来改变植物的遗传物质，其中植物基因组由细菌改造，并且特征被修饰。

土壤杆菌被许多植物认为是害虫，这意味着它们释放出针对细菌的防御反应。相反，E。adherens被植物识别为友好的共生细菌，因此引起处理植物的响应减少。因此，E。adherens可能在处理优良植物品种方面更为成功。EMT已被用于改造许多重要作物，包括烟草，油菜，大米，红花和木薯。

该团队已经证明了EMT可能产生具有晚疫病抗性的马铃薯品种。晚疫病因1845年马铃薯饥荒而闻名，在此期间，爱尔兰有超过100万人饿死。由真菌类霉菌致病疫霉引起的这种疾病仍然在全球粮食生产中造成重大损失，使每年70亿欧元的欧盟马铃薯产业化学品使用和产量损失超过10亿欧元。

使用从野生马铃薯物种中分离和表征的基因，EMT可在约12个月内产生抗晚疫病的马铃薯品系。与传统育种方法达到类似效果所需的时间约为12年。

目前控制致病疫霉的方法是杀真菌剂，其价格昂贵。为了控制这种疾病，农民必须在整个生长季节对其作物使用多种化学杀菌剂，每年应用量超过10种。希望将诸如此类的新型遗传抗性引入作物将减少对农业中杀真菌剂的需求。

根际的主要功能是调节植物根部周围的土壤组成，使其成为植物生态系统的重要组成部分。根际含有大量微生物，主要是细菌，有助于土壤中的分解和养分循环。根际存在的微生物受植物根部分泌物的影响，包括蛋白质，糖和脱落细胞。

Mullins博士预测，根际还有更多的细菌能够以与Ensiferand Agrobacterium相同的方式修饰植物，甚至可以转化更广泛的作物。最重要的是，可以确定作物特异性根瘤菌的能力，以进一步抵抗粮食生产系统目前面临的广泛挑战。

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