研究人員發現了一種意想不到的自然盟友，可以幫助農民應對農業成長最快的挑戰之一：土壤鹽分。
由中國研究員鄭艷芬博士領導的東英吉利大學（UEA）科學家組成的研究團隊發現，天然存在的土壤細菌可以顯著提高植物在鹽分條件下的生存能力。
該研究還揭示了這些微生物如何保護玉米、番茄和油菜籽等作物免受鹽脅迫。這項發現最終可能有助於農民在對傳統農業來說鹽分過高的土地上種植糧食。
土壤鹽分威脅著世界各地的農業。
農業地區的鹽累積正成為一個日益嚴重的問題。由於氣候變遷的灌溉方式和海平面上升，當鹽在土壤中累積時，會導致植物停滯、破壞根部，並導致農作物產量迅速下降。
東安格利亞大學生物科學學院和諾里奇研究園 Quadram 研究所的喬納森·托德教授表示：“農業用地上的鹽分積累是一個嚴重的問題，而且越來越嚴重。這是由氣候變遷、灌溉和海平面上升造成的。”
「鹽會抑制植物生長，損害根部，對整個作物產生嚴重影響。因此，全球糧食供應面臨風險。
「我們知道植物依賴其根部周圍的微生物群落，稱為根微生物組。以幫助它們應對環境壓力。但這些關係如何發揮作用？它們在作物和土壤中是否一致還有待觀察。目前還不太清楚。
「我們發現植物似乎在鹽水條件下吸收有益細菌。這會引發內部變化，增強物理結構和靈活性。
“如果科學家能夠控制這一自然過程，這可能會成為氣候適應型農業新時代的開始。”
根部微生物被鹽脅迫的植物所吸引。
為了更好地了解這些植物和微生物之間的合作，研究人員檢查了在不同類型土壤中生長的多種植物的根部微生物組。
他們發現自然存在的細菌群（稱為假單胞菌）會不斷聚集在微生物周圍。暴露於鹽脅迫的植物根部這種相同的模式出現在許多植物物種中。其中包括玉米、番茄和油菜籽，顯示這是廣泛的生物反應，而不是單一植物類型所獨有的。
遺傳分析也解釋了為什麼這些細菌在鹹味環境中發揮作用如此之好。
托德教授說：“與其他微生物相比，假單胞菌具有特殊的基因，可以幫助它們耐受高鹽水平。包括鈉轉運系統和其他抗壓力機制。”
根系強壯，產量更高
然後，研究小組將選定的人工菌株引入大豆植物中。在溫室研究和田間實驗中，細菌可以成功地在根部定植。並大大提高鹽分條件下植物的生長。
托德教授說：“我們發現，與在鹽漬土中生長的未經處理的植物相比，經過微生物處理的植物表現出更強的根系。有更好的發育。並且產量更高。”
植物保護免受意外的影響
研究人員驚訝地發現，細菌並沒有透過降低植物組織內的鹽含量來幫助植物。
「最大的驚喜是發現細菌如何幫助植物應對。
「幾十年來，人們認為植物可以透過調節鈉含量在鹽度下生存。這基本上可以將有害鹽排除在外。但我們沒有發現任何證據表明細菌會影響鈉轉運或離子平衡。
「細菌不是幫助植物直接管理鹽分，而是刺激植物產生更多稱為木質素的物質。
“經過細菌處理的植物根部的木質素含量顯著增加。根據一些測量，在鹽脅迫下木質素含量增加了 30% 以上。”
木質素自然會使植物變得更強壯。
木質素是一種堅固的木質材料，是植物細胞壁的一部分。它的作用就像一個內建的支援系統。它增強植物組織並幫助它們抵禦環境壓力。
研究人員確定了負責增加木質素產量的關鍵基因，當這些基因意外過度表現時，植物在鹽分土壤中表現得更好。
相反，不能產生木質素的植物無法從細菌中受益。這顯示木質素的產生對於新發現的保護作用很重要。
托德教授說：「我們希望這項發現為農業帶來新的機會。
「透過控制假單胞菌等天然存在的微生物，可以開發生物處理方法來幫助植物在鹽漬土壤中茁壯成長，而無需使用大量化學物質。
“隨著大片農田受到鹽分影響並日益受到威脅，微生物解決方案可能成為維持農作物產量和確保糧食安全的重要工具。”
研究結果發表在期刊上。 科學進步 在「與鹽逆境植物相關的假單胞菌，它透過增加木質素合成來幫助大豆適應壓力」一文。
