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细菌共生促进了三叶草在火星状土壤中的生长

在类似火星的土壤中生长的三叶草植物在接种共生固氮细菌时比未接种时生长明显更多。美国科罗拉多州立大学的富兰克林·哈里斯及其同事于2021年9月29日在《公共科学图书馆·综合》开放获取期刊上发表了这些发现。

随着地球人口的增长,研究人员正在研究种植火星土壤或“表土”的可能性。然而,表土缺乏一些必要的植物营养,包括植物生存所需的某些含氮分子。因此,火星上的农业需要增加表土中这些氮化合物含量的策略。

哈里斯和同事们假设,细菌可以在使火星土壤更肥沃方面起到成本效益高的作用。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天文农业中的可能作用,研究人员在人造表土中种植了三叶草,这种人造表土与火星的表土非常相似。他们用微生物meliloti接种了一些植物,这种微生物常见于地球上的三叶草根瘤中。以前的研究表明三叶草可以在表土中生长,但并没有探索接种固氮剂。

研究人员发现,与未接种的三叶草相比,接种的三叶草经历了75%以上的根和芽生长。然而,与未接种植物周围的表土相比,接种植物周围的表土没有显示出NH4升高的迹象,NH4是植物必需的含氮分子。

这些发现表明,共生微生物促进了三叶草的生长,但并没有导致附近生长的其他植物可以假设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,并在比较生长在表土和土壤中的植物时注意到了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这种与其他作物的关系,并解决表土中的植物毒性问题。

作者补充道:“这项研究表明,结瘤菌苜蓿华根瘤菌在火星表土中结瘤,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,将有助于在火星上形成风化层。”

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