文摘
植物,除了是非常美丽的,为我们提供氧气和食物等。生态系统中,植物与各种类型的细菌共存,其中一些是友好和其他植物的敌人。友好的细菌能帮助植物生长,帮助植物吸收养分,如磷和氮,或者保护植物与其他微生物,可以让他们生病。我们在实验室的目标是找到可以帮助植物生长的细菌,保护他们免受敌人攻击,理解这些细菌是如何工作的,并加入细菌使农业植物生产足够的食物给每个人的桌子。在本文中,我们讨论四个细菌我们已经确认,可以帮助和保护一些植物。
植物和细菌之间的关系
植物是我们生活很重要的一部分。他们为我们提供氧气、木材、药品和食品,但他们并不孤单。植物共享土壤和许多微生物栖息地,如真菌、小虫子叫线虫和细菌。细菌是微小的生物,我们不能用肉眼看到。各种类型的细菌看起来不同,在生态系统中扮演不同的角色。土壤细菌和植物之间存在什么样的关系?
三种主要类型的植物和细菌之间存在的关系(图1一个)。一些细菌可以有害植物和攻击它们,使它们腐烂,或者他们可能会使植物生病或使他们干涸。这些有害细菌和植物之间的关系是负相关关系,而这些细菌被称为植物病原体。然而,也有可以plant-friendly细菌,帮助植物或植物病原细菌保护他们,真菌和病毒。这些关系是积极的。以换取这友谊,植物饲料细菌与碳水化合物、维生素、有机酸,等等。植物有益细菌还提供一个家,让细菌生活在植物或甚至在他们。如果细菌不攻击植物但不帮助它,是中性的关系。
- 图1 -(一)细菌和植物之间的关系可以帮助植物,对植物有害,或中性。
- (B)通过酶和酸的生产,友好的细菌可以帮助植物从土壤中获得必要的营养物质,包括氮(N)和磷(P),其他重要的营养物质对植物钾(K)、铜(铜)、锌(锌):硼(B)、(Mo)、钼锰(Mn)、铁(Fe),氯(Cl)。(C)细菌可以通过这一过程被称为保护植物免受有害的病原体引起系统性抗性(ISR),就像植物的疫苗接种,或通过产生抗生素或挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)。
一些有用的细菌帮助植物营养
植物生长在土壤中,不能移动,这意味着他们固着的。固着生物不能去找营养物质他们需要成长。然而,细菌可以帮助植物获得适当的营养物质(图1 b)。例如,植物需要磷增加,但大部分被困在土壤中的磷分子植物不能分解。在这种情况下,植物的细菌出现,帮助朋友,释放分子特别酸,或蛋白质酶帮助这些卤分子分解和释放磷的植物可以使用它(1]。
氮是植物的另一个重要养分。细菌可以帮助植物来获取氮通过释放其他的酶。但是有一个问题,因为nitrogen-freeing酶是被氧气。为了解决这个问题,细菌帮助植物保护称为堡结节植物的根。这种结节保护细菌和酶,在结节,氮是植物可用。
细菌救援!
有益的细菌可以从植物病原体的攻击(保护植物图1 c)。他们这样做的方法之一诱导系统抗性,这是类似的疫苗,保护植物免受真菌、细菌和病毒。细菌提供电阻被接触植物的根,激活植物的防御系统,准备战斗。诱导系统抗性涉及信号通过植物的根,或信号穿过空气,提醒工厂的部分尚未攻击(2]。由于这些信号,植物病原体到达时,植物准备入侵,可以更好的保护自己。
细菌可以做的另一件事来保护植物释放物质赶走植物最强大的敌人。这些物质被称为抗生素,它们类似于药品时,我们可能会有一定的感染。这些bacteria-produced抗生素有有趣的名字像吩嗪,pyrrolnitrin或zwittermycin。有些抗生素发起攻击敌人的细菌和其他危险的真菌。抗生素可以释放挥发性有机化合物,这些化合物在室温下是气态或很容易成为气体。释放的挥发性有机化合物是一种非常有效的机制,细菌可以使用快速帮助植物,因为气体可以轻松快速地传播到达植物的所有部分。含铁细胞也是分子细菌产生和释放时土壤中元素如铁是不够的,这些分子可以给一个拥抱的小铁,形成siderophore-iron复杂的铁可以更容易运输和使用的植物。
创建一个细菌救援力量
在实验室,我们寻找最好的“救援流浪者”形成的细菌可以帮助植物饲料我们更强。要做到这一点,我们首先从土壤中招募了许多细菌在不同的植物。然后我们有细菌对抗许多真菌破坏那些植物,我们选择那些不允许真菌生长的细菌。我们将告诉你关于四种细菌是我们队的救援人员的一部分。这些细菌被称为UM16、UM240 UM256, UM270 [3]。
这四个属于属的有益细菌假单胞菌。我们把每个细菌和植物一起称为barrelclover烧瓶内。15天之后,我们可以看到植物大时伴有细菌比当他们独自成长图2)。我们也成长的细菌在一个玻璃瓶坐落在瓶内,所以他们不能接触到植物。我们看到的植物还大的有细菌存在,即使他们没有接触。这意味着细菌释放挥发性有机化合物,帮助植物生长。
- 图2 -控制瓶(左)包含一个Medicago truncatula工厂没有任何添加细菌的增长。
- 剩下的烧瓶包含植物和表示友好的细菌。箭头表明,植物增长更好的存在细菌UM240和UM270。箭头的颜色没有意义。
另一项测试,这些救援人员通过对抗一种植物病原真菌的能力,科学家称葡萄孢菌。这种真菌感染的作物如番茄,草莓,葡萄,导致粮食产量下降。执行这个测试,细菌和真菌都添加到培养皿中(图3一)。当细菌和真菌在一起的菜,阻止细菌真菌的生长。我们也把真菌和细菌培养皿,分割的细菌和真菌不能碰;他们只能通过一个小窗口进行通信。即使他们不能触摸,真菌没有生长一样大时独自成长,这告诉细菌产生的挥发性有机化合物抑制真菌的生长(图3 b)。
- 图3 -(一)当细菌生长在同一室的培养皿中真菌,细菌减少真菌的生长与控制(左)。
- (B)当细菌和真菌生长在单独的房间,真菌的生长还不到控制,表明降低真菌生长的物质是一种挥发性有机化合物。箭头和括号显示不同的真菌的生长。(C)Barrelclover真菌感染有更少的疾病的迹象在细菌的存在。
一旦赢得对抗真菌细菌,我们必须知道如果他们能保护一个实际的工厂。我们把真菌接触barrelclover,发现真菌的植物布朗和死亡(图3 c)。伴随着UM16植物时,UM240 UM256,或UM270,真菌没有使植物病仅在真菌的存在。这意味着我们的细菌救援人员设法保护植物免受邪恶的植物病原真菌和植物活着。
下一步:形成一个细菌Supersquad !
现在我们的细菌救助流浪者准备去现场保护植物和帮助农民对世界不断增长的人口提供足够的食物。我们仍在研究这些细菌,因为他们每个人都有一个独特的机制来帮助植物。正如我们已经看到的,这四种细菌是救援人员在自己的好,但是想象一下,如果他们都超级大国一个阵容将是不可战胜的!记住,各种各样的细菌,友好的和有害的,在土壤中生活在一起。土壤中微生物多样性越多,越对抗植物病原体的能力。有健康的食物,我们需要健康的恼火了我们的友好细菌救援人员的帮助!
术语表
植物病原体:↑生物体,使植物生病。
固着的:↑不能从一个地方移动到的地方。
营养物质:↑化学物质从中获得能量来执行一个函数。
分子:↑两个或两个以上的原子。是一种物质的最小单位。
酶:↑分子调控化学反应。
结节:↑植物细胞制成的圆形或椭圆形结构。
诱导系统阻力值:↑的机制之一,植物发展抵御植物病原体。
抗生素:↑物质破坏微生物。
挥发性有机化合物:↑分子释放气体。
含铁细胞:↑小分子与铁结合,使植物更容易使用。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
原始的文章
↑Hernandez-Leon, R。Rojas-Solis D。Contreras-Perez, M。del Carmen Orozco-Mosqueda, M。、Macias-Rodriguez l . I。Reyes-de la Cruz, H。,等。2015。表征抗真菌和植物的促生长效应的扩散和挥发性有机化合物的荧光假单胞菌产生的压力。医学杂志。控制81:83 - 92。doi: 10.1016 / j.biocontrol.2014.11.011
引用
[1]↑Tapia-Torres Y。,Garcia-Oliva f . 2013。磷产品可用性是一个贫瘠的土壤细菌活性生态系统:一个关键的审查。Terra Latinoam。31:231-42。
[2]↑Pieterse, c . M。Zamioudis C。Berendsen, r . L。韦勒,d . M。,范我们,s . C。赞美上帝,p . 2014。诱导系统抗性,有益微生物。安。启Phytopathol。52:347 - 75。doi: 10.1146 / annurev -发朵- 082712 - 102340
[3]↑Hernandez-Leon, R。Rojas-Solis D。Contreras-Perez, M。del Carmen Orozco-Mosqueda, M。、Macias-Rodriguez l . I。Reyes-de la Cruz, H。Santoyo, g . 2015。表征抗真菌和植物的促生长效应的扩散和挥发性有机化合物的荧光假单胞菌产生的压力。医学杂志。控制81:83 - 92。doi: 10.1016 / j.biocontrol.2014.11.011