作者劳伦·奎因，伊利诺伊大学香槟分校 玉米的气生根有助于吸收固氮细菌
荣誉:阿隆索·法维拉 玉米并没有像今天这样成为强势作物
不，在经历驯化和改良的几千年里，玉米在环境和小农所能提供的范围内谦逊地生长
由于对肥料的需求，早期的玉米通过从根部泄漏一种诱人的含糖鸡尾酒与固氮土壤微生物交朋友
这种鸡尾酒的基因配方是由父母传给后代的，以确保只有合适的微生物发挥作用
但是绿色革命改变了一切
育种工具有了显著的改进，导致了世界上前所未有的更快生长、更高产的杂交品种
合成肥料的应用成为了一种习惯
根据伊利诺斯大学的新研究，这是玉米离开它的老微生物朋友的时刻
它没有回去
“在我们消除了对微生物功能的所有依赖的土壤环境中，增加了对地上性状的选择，降低了微生物的可持续性
换言之，在半个世纪的时间里，玉米育种以不可持续的方式改变了它的微生物群落，”伊利诺斯大学自然资源和环境科学系教授安吉拉·肯特说，她也是《国际微生物生态学学会杂志》一项新研究的作者之一
肯特与合著者阿隆索·法韦拉和马丁·博恩发现，现代玉米品种比早期品种吸收更少的“好”微生物——即那些固定土壤中的氮并使其可被作物吸收的微生物
相反，在过去几十年的作物改良中，玉米越来越多地吸收“有害”微生物
这些物质有助于合成氮肥和其他氮源从土壤中逸出，要么成为强温室气体，要么以水溶性形式最终进入墨西哥湾，形成缺氧的“死区”
" “当我第一次分析我们的结果时，我有点沮丧，”费韦拉说，他是伊利诺伊州生态、进化和保护生物学项目的博士生，也是这项研究的第一作者
“我有点难过，我们对这种植物和整个生态系统产生了如此巨大的影响，我们甚至不知道我们在做什么
我们破坏了植物的根
" 为了搞清楚玉米微生物群是如何变化的，费维拉通过在温室中种植20个非专利玉米品系，重现了1949年至1986年的玉米育种历史
“我们可以访问在不同时期和环境条件下创建的过期专利保护生产线
他说:“我们利用这种理解回到过去，观察相关微生物群是如何按时间顺序变化的。”
作为微生物的来源，费维拉用当地农业用地的土壤给花盆接种，这些土地至少两年没有种植玉米或大豆了
一旦植物长到36天，他就对从附着在根部的土壤中收集的微生物DNA进行测序
“我们描述了与氮循环中发生的转化相关的微生物群和微生物功能基因:固氮、硝化和反硝化，”他说
“我们发现，最近开发的玉米品系吸收了更少的能够持续供应氮的微生物群，而更多的微生物导致了氮的流失
" 肯特说，侧重于地上性状的育种，特别是在充满合成氮肥的土壤环境中，可能调整了含糖鸡尾酒根的分泌来吸引微生物
“在那个时期，育种者没有选择维持微生物功能，如固氮和氮矿化，因为我们已经用农艺管理取代了所有这些功能
她说:“当我们开始选择产量和其他性状等地上特征时，我们无意中违背了微生物的可持续性，甚至主动选择了硝化作用和反硝化作用等不可持续的微生物特征。”
现在很明显有些东西已经改变了，育种者能在未来的玉米杂交种中带回好的微生物吗？ 博恩是伊利诺伊州作物科学系的玉米育种家和副教授，他认为“重建”玉米微生物群是非常可能的
对他来说，答案就在大羚羊身上，这是一种大多数人很难想象会成为现代玉米之父的野草
像世界各地的野生动物一样，大白菜在整个生态系统的丰富环境中进化，与其他生物形成密切的关系，包括土壤微生物，使植物更容易获得土壤养分
博恩认为，应该有可能找到导致吸引固氮微生物的根部混合物的大菱鲆基因
那么，这只是将这些基因引入新的玉米杂交种的问题
“我从没想过我们会回到大岛，因为在我们目前的农业环境中，它与我们想要的相去甚远
但它可能不仅是鼓励这些微生物联合的关键；它也可能帮助玉米抵御气候变化和其他压力，”博恩说
“实际上，我们需要回到新西兰，开始调查我们留下了什么，这样我们就可以带回这些重要的功能
" 让玉米重新获得自己的固氮系统的能力，可以让生产者少施氮肥，从而减少整个系统的氮损失
“农民并不总是知道他们需要多少氮，所以，从历史上看，他们尽可能多地将氮倾倒在田地里
博恩说:“如果我们把这些特征带回玉米中，它们可能更容易开始重新思考它们管理氮的方式。”
肯特补充说，一点点改变可能会有很大帮助
她说:“如果我们能够在中西部不断增长的地区减少10%的氮流失，那将对墨西哥湾的环境状况产生巨大的影响。”
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