Hvorfor vokser mais så godt?

Hvorfor vokser mais så godt?
Hvorfor vokser mais så godt?
Anonim

Rikelig høst av mais og andre stiftavlinger er avhengig av et mystisk fenomen kjent som hybridkraft. Når sterkt innavlede varianter krysses, blir deres avkom høyere, mer hardføre og produserer mer korn. Forskerne rapporterer nå at denne energien på en eller annen måte påvirkes av mikrober i jorda, muligens gjennom plantens immunsystem.

"Dette er en veldig interessant oppdagelse," sier Giles Oldroyd, en plantegenetiker ved University of Cambridge som ikke var involvert i studien. "Jeg er overrasket over at de har studert det så langt."

Charles Darwin var en av de første forskerne som beskrev levedyktigheten til hybrider. På begynnelsen av 1900 -tallet begynte biologer å anvende denne effekten i landbruket, og skapte innavlet foreldreslinjer som produserer hybridfrø. På 1940 -tallet plantet nesten hver bonde i USA hybridkorn og avlingene hadde økt.

Genetikere har foreslått flere teorier om årsakene til hybridenes levedyktighet, men det er ikke kommet noen endelig forklaring.

Maggie Wagner, University of Kansas plantegenetiker Lawrence, og hennes kolleger lurte på om mikrober kan være involvert. Små organismer kan ha stor innvirkning på planter. For eksempel blir blader og røtter ofte kolonisert av lokalsamfunn av gunstige bakterier og sopp som bidrar til å beskytte planten mot sykdomsfremkallende mikrober. Enkelte avlinger, for eksempel soyabønner og andre belgfrukter, inneholder mikrober som mater dem med nitrogen, et essensielt plantens næringsstoff som bønder ellers må levere med gjødsel.

I fjor fant Wagner og hans kolleger en interessant ledetråd i en feltstudie. De fant at bladene og røttene til hybridmais har forskjellige mikrobielle samfunn enn de som finnes på innavlede maisvarianter.

Da vinteren kom og feltene falt, prøvde Wagner å gjenskape funnet med et laboratorieeksperiment. Forskerne plantet frøene i poser med et jordlignende stoff som har blitt sterilisert for å drepe alle bakterier. De la deretter til et enkelt samfunn av jordbakterier - syv stammer som er kjent for å kolonisere maisrøtter - i noen poser og etterlot andre sterile. Når mikrober var til stede, vokste hybridene bedre enn den innavlede sorten, som forventet, med røtter som veide 20% mer. Til sin overraskelse vokste imidlertid hybrid- og innavlede maisplanter omtrent det samme i steril jord, rapporterer de denne måneden i Proceedings of the National Academy of Sciences. Vekten av røttene og skuddene var praktisk talt den samme.

Funnet ble bekreftet da forskere gjentok forsøket og tilførte noen av de steriliserte posene et komplett komplement av jordmikrober. "Resultatene er overbevisende," sier Oldroyd.

Produksjon? "Noe med å være en hybrid får planten til å samhandle annerledes med mikrober," sier Wagner. Basert på noen av resultatene, tror teamet at mikrober bremser veksten av innavl i stedet for å gi dem et stort løft.

Det er mulig at immunsystemet til innavl overreagerer på godartede mikrober, noe som setter deres vekst i fare. (Forsøket inkluderte ingen patogener.) Alternativt kan hybridplanter bedre forsvare seg mot svake patogener i jorda. "Vi har mye arbeid planlagt for å utvikle denne ideen," sier Wagner.

Oldroyd sier at resultatene fremhever behovet for oppdrettere å tilpasse avlingsgenetikk til de mikrobielle samfunnene de lever med. Funnene fremhever viktigheten av å forstå jordmikroberes rolle i å forbedre jordbruksproduktivitet og bærekraft, legger Korne Peters, plantebiolog ved Universitetet i Utrecht. "Dette er lovende."

Anbefalt: