土壤微生物的力量:用土壤微生物战胜撒哈拉以南非洲的高粱危机

学术   科学   2024-09-12 07:30   美国  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

2024年9月5日,Bio-protocol 期刊在线发表了美国加利福尼亚大学(University of California)Dorota Kawa团队题为“Evaluating Mechanisms of Soil Microbiome Suppression of Striga Infection in Sorghum”的方法文章。

https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5058
关键词独脚金 抑制性土壤 微生物组 高粱 通气组织 木栓质 寄生吸器诱导因子

通气组织(Aerenchyma)是植物薄壁组织内一些气室或空腔的集合。许多水生和湿生植物在根茎内均形成通气组织,其它一些植物(包括两栖类和陆生植物)在缺氧环境中也分化产生或加速通气组织的发育

高粱作为全球五大重要作物之一,在撒哈拉以南非洲扮演着主要的粮食和饲料作物的角色。该地区的高粱生产主要由小规模农户负责,尽管高粱品种适应于干旱和营养贫瘠的土壤环境,但仍面临由病原体引起的生产挑战。其中,根寄生杂草Striga hermonthica尤为致命,它影响了大约60%的撒哈拉以南非洲农田的高粱产量。Striga的生命周期依赖于从高粱根部分泌的特定化合物如分泌素和吸器诱导因子(HIFs),这些化合物促使Striga萌发并发展吸器,进而侵入宿主的维管系统,抽取养分,严重损害宿主的生长和产量。尽管采用了手工除草、化学控制和抗性育种等管理措施,但这些方法在雨养农业系统中应用存在挑战,且抗性商业品种并不完全适应当地的农业实践,难以普及。因此,寻找并应用土壤微生物群落对Striga的生物控制潜能,成为了一种亟需开发的补充策略


  • 本文提供了一种评估基于微生物群落对Striga hermonthica感染的抑制性的方法,该方法只需使用少量现场采集的土壤,便于在实际环境中快速测试。

  • 研究设计中包括使用经伽玛射线灭菌的土壤作为对照,以准确评估微生物介导的抑制效果,突出自然土壤中微生物的作用。

  • 这些方法可以轻松扩展到其他高粱品种及Striga的其他宿主,增加了研究的适用范围和灵活性。

  • 生物控制策略开发
    通过筛选和应用对Striga hermonthica有抑制作用的土壤微生物,为发展新的生物控制措施提供科学依据和技术路径。
  • 农业可持续性提升
    ‍使用微生物介导的抑制方法可以减少化学农药的使用,提高农业生态的可持续性,尤其是在生态脆弱的撒哈拉以南非洲地区。
  • 增强作物耐逆性
    通过改善作物微生物根际环境,增强作物对Striga等根寄生杂草的自然抵抗力,提升作物的整体健康和产量。


这个方法的可重复性已经被本文作美国加利福尼亚大学(University of California)Dorota Kawa团队验证过,相关实验数据与结果发表在Cell Rep,DOI:10.1016/j.celrep.2024.113971

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Taylor, T., Daksa, J., Shimels, M. Z., Etalo, D. W., Thiombiano, B., Walmsey, A., Chen, A. J., Bouwmeester, H. J., Raaijmakers, J. M., Brady, S. M. and Kawa, D. (2024). Evaluating Mechanisms of Soil Microbiome Suppression of Striga Infection in Sorghum. Bio-protocol 14(17): e5058. DOI: 10.21769/BioProtoc.5058.

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