基因编辑土壤细菌助力玉米增产新突破!

学术   2025-01-20 15:49   江西  

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近日,伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的一项研究成果在农业领域引起了不小的轰动。该研究发表于《农艺学杂志》,研究表明基因编辑细菌有望成为玉米生产的第三大氮源,为减少玉米对氮肥的依赖带来新希望。


研究团队对 Pivot Bio 公司的 PROVEN 和 PROVEN 40 产品进行了测试。这两款产品分别包含一到两种土壤细菌,这些细菌经过基因编辑后,能够将大气中的氮转化为植物可利用的形式。研究人员在三个种植季按照标准农艺实践,在种植玉米时施用这些产品,并设置了不同氮肥施用量(0、40、80、120、200 磅 / 英亩)的对照实验。他们在玉米的 V8 期(八片完全展开叶)、R1 期(吐丝期)测量植物组织中的氮含量,并在每个季节末统计谷物产量。通过分析植物和土壤稳定同位素氮的稀释情况,发现接种地块中额外的氮吸收来自大气,补充了土壤和肥料的氮供应。

结果显示,在所有氮肥施用量水平下,接种剂平均使玉米营养生长、氮积累、籽粒数和产量每英亩增加 2 蒲式耳。在中等氮肥施用量时,产量每英亩增加 4 蒲式耳,这相当于每英亩肥料 10 - 35 磅氮的效果。不过,作物生长早期相当于 35 磅肥料的氮供应到季末降至约 10 磅,整体产量虽有积极提升但幅度有限。研究人员也明确指出,目前仍需要施用氮肥来保障作物生长,因为植物需要足够氮来维持自身生长并为微生物提供养分,缺乏氮肥会降低微生物接种剂的功效。


尽管现阶段这些产品尚不能完全取代合成肥料,但研究团队认为该技术前景广阔,有望通过改进带来更大效益。在实际农业生产中,该成果也具有一定应用价值。由于每个农场都存在土壤氮不足或肥料流失、供应不足的区域,这种微生物接种剂作为第三氮源能够发挥作用。例如,在一些容易出现氮流失的年份,玉米田通常会施用 “保险氮肥”(额外 20 磅),而使用固氮接种剂或许可以减少这部分额外氮肥的需求,若在整个玉米种植带推广,将产生重大影响。


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