诺丁汉大学 植物根显示出在无菌条件下生长的植物的根(左)和来自接种了本研究中使用的细菌合成群落的植物的根(右)之间的差异,所述植物的根在内皮层中具有高含量的木栓素(黄色)
合成群落减少内胚层栓化
功劳:加布里埃尔·卡斯蒂略 科学家发现,植物有一种“封闭”机制,这种机制由根部的微生物支持,这些微生物对植物生存和生长所需的营养物质的摄入至关重要
诺丁汉大学未来食物灯塔的植物科学家已经证明,控制模式植物拟南芥根封闭的机制影响着根中微生物群落的组成,反过来,微生物维持这一机制的功能
植物-微生物的这种协调在控制植物中矿物质营养成分方面起着重要作用
这项研究已经由《科学》杂志在线发表
《未来食物灯塔》的加布里埃尔·卡斯特里洛是这项研究的主要作者,他说:“众所周知,在哺乳动物体内,肠道中的特殊扩散屏障与常驻微生物群相协调,以控制营养物质的流动
尽管植物根中存在类似的营养扩散调节机制,但微生物对其功能的贡献至今仍是未知的
这项研究首次显示了根扩散屏障和定居在根上的微生物之间的协调性
它们结合起来控制植物对矿物质营养的吸收,这对植物的正常生长和繁殖至关重要
了解这一点可以使植物更好地适应极端的非生物条件,增强从大气中固碳的能力
或者,可以开发具有高含量必需矿物质营养和排除有毒元素能力的植物
" 一个视频展示了研究的主要发现:(1)控制内皮层根扩散屏障的调节网络也影响植物微生物群的组成,(2)植物微生物群、细菌合成群落或天然微生物群落的个体成员控制内皮层扩散屏障的发展,特别是木栓蛋白的沉积,其结果影响植物的离子体和非生物胁迫耐受性
信用:加布里埃尔卡斯特里洛 所有生物都进化出结构来维持稳定的矿物质营养状态
在植物的根和动物的内脏中,这些结构由特殊的细胞层组成,这些细胞层起着守门人的作用,控制水和重要营养物质的转移
为了实现这一功能,形成这些层的细胞被密封在一起是至关重要的
这些海豹需要在当地的微生物群落中保持完整性
众所周知,动物肠道中的微生物会影响肠道密封,在某些情况下,这会导致疾病
在根中,已经发现了两种主要的密封机制:将细胞密封在一起的半胱天冬酶带,以及影响细胞膜转运的木栓蛋白沉积
这项研究展示了多细胞生物体内的这些封闭机制是如何整合微生物功能来调节矿物质营养平衡的
粮食安全是一个紧迫的全球问题
到2050年,农作物产量必须翻一番才能跟上全球人口增长的步伐
鉴于气候变化对水资源供应的影响以及减少化肥投入以使农业变得更具环境可持续性的努力,这一目标更具挑战性
在这两种情况下,开发提高水分和养分吸收效率的作物将提供一个解决方案
这一发现可能会导致开发新的微生物方法来控制养分和水的扩散,为设计更具复原力的作物、新的饲养策略和通过碳封存利用二氧化碳的可能方式提供新的机会
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