传统化肥的替代品：真菌可以操纵细菌使土壤富

研究人员发现了一组土壤细菌，它们可以替代传统的化肥来肥沃土壤并提高作物产量。来自博伊斯-汤普森研究所（BTI）的一个研究小组发现了一个独特的细菌群，它们可能帮助真菌和植物获得土壤养分。这一发现可能为富集土壤和提高作物产量的成本效益和生态友好的方法指明方向，减少农民对传统肥料的依赖。

研究人员知道，假丝酵母（AM）真菌与所有陆地植物中70%的根部建立了共生关系。在这种关系中，植物用脂肪酸交换真菌的氮和磷。然而，AM真菌缺乏从复杂有机分子中释放氮和磷所需的酶。

由BTI的William H. Crocker教授Maria Harrison领导的BTI科学家三人组，想知道其他土壤微生物是否可能帮助真菌获得这些营养。在研究这种可能性的第一步，该团队调查了AM真菌是否与一个特定的细菌群落相关联。这项研究在最近发表于《ISME杂志》的一篇论文中进行了描述。

臂状菌根真菌将被称为菌丝的长丝状结构远远地延伸到土壤中。这些比人的头发还小的菌丝培养了它们自己的微生物群

该团队研究了生活在被称为菌丝的长丝状结构表面的细菌，这些真菌将菌丝延伸到远离其宿主植物的土壤中。在两种真菌的菌丝上，研究小组发现了高度相似的细菌群落，其组成与周围土壤中的细菌不同。

哈里森说："这告诉我们，就像人类的肠道或植物的根部一样，AM真菌的菌丝有它们自己独特的微生物群，"他也是康奈尔大学综合植物科学学院的兼职教授。"我们已经在测试一些有趣的预测，即这些细菌可能会做什么，比如帮助获取磷酸盐。"

她补充说："如果我们是对的，那么为这些细菌富集土壤可以提高作物产量，并最终减少对传统肥料的需求及其相关成本和环境影响。"她在这项研究中的合作研究者是前BTI科学家Bryan Emmett和Véronique Lévesque-Tremblay。

在这项研究中，研究小组使用了两种AM真菌，Glomus versiforme和Rhizophagus irregularis，并在三种不同类型的土壤中与Brachypodium distachyon（一种与小麦有关的草种）共生。在让真菌与草生长长达65天后，研究人员使用基因测序来识别粘附在菌丝表面的细菌。

臂状菌根真菌向土壤中延伸出长丝状结构，称为菌丝。这些比人的头发还小的菌丝培养了它们自己的微生物群

研究小组发现，这两种真菌的细菌群落的构成有显著的一致性。这些群落在所有三种土壤类型中都是相似的，但与远离丝状物的土壤中发现的群落非常不同。哈里森说，这些细菌的功能还不清楚，但是它们的组成已经引发了一些有趣的可能性。

哈里森的研究小组正在调查控制哪些细菌聚集在菌丝上的因素。哈里森认为AM真菌可能会分泌出吸引这些细菌的分子，反过来，细菌群落可能会影响真菌分泌的分子。

在菌丝微生物群中，有Myxococcales和其他分类群的成员，其中包括 "细菌捕食者"，它们通过使其他细菌爆裂并释放其内容物来杀死和吃掉它们。

"这些捕食者通过沿着表面滑行移动，因此 "真菌丝可以作为线性进食通道，"埃米特说，他目前是美国农业部在爱荷华州埃姆斯的农业研究服务处的一名研究微生物学家。"许多土壤细菌似乎沿着土壤中的真菌菌丝旅行，而这些捕食者可能使其成为一个更加危险的旅程。 虽然不是这些菌丝上的每一个成员都可能是捕食者，但哈里森的研究小组计划调查这些假定的捕食者是如何以及为什么在那里聚集。有可能捕食性细菌的行为使周围土壤中的每个人--捕食者和真菌--都能获得矿物营养。