创新背景
遭受干旱胁迫的植物会分泌物质,增加根部周围真菌和细菌的活性。例如,他们可能确保这些微生物产生营养,植物可以用来恢复。阿姆斯特丹大学地球表面科学教授弗朗西斯卡·德弗里斯(Franciska de Vries)领导的研究表明了这一点。研究结果发表在《新植物学家》杂志上。
创新过程
植物是地球上为数不多的能够在阳光的帮助下将简单物质转化为糖和其他营养物质的生物之一,但它们不会自己保留这些营养物质。
高达百分之十的养分通过植物的根部泄漏到土壤中,根部分泌含有碳氢化合物混合物的水分,包括糖、氨基酸和其他有机酸。生物学家过去认为这是一个被动的过程,是植物设计中的“错误”。但越来越多的证据表明,这种营养丰富的物质确实对植物有用。
例如,这方面的证据是,当割草时会发生什么。然后,草的根部增加了这种营养丰富的化合物产量。这样做的效果是,生活在根部周围的各种真菌和细菌变得更加活跃,并从土壤中释放出植物的必需物质。这涉及氮和磷酸盐等物质,它们也是(人工)粪便的主要成分。换句话说,植物喂养微生物,它们喂养植物。在压力下,植物增加了这种合作。
白鳞茎和酢浆草
研究人员决定在草原上经常出现的两种非常不同类型的植物上进行测试。一种植物,一种叫做条纹白鳞茎(Holcus lanatus)的草,是一种生长迅速的植物,有许多相对较长、细的根。另一种植物,酢浆草(Rumex acetosa),也生长迅速,但根密度低得多,根部较粗。
生物学家让这两个物种的植物在他们的实验室里干燥两周。随后是恢复期,在此期间,他们确实再次接受了常规水。在干旱期结束时和恢复期结束时,研究团队都收集了根系分泌的水分。
然后,他们将水分添加到土壤样本中,看看会发生什么。与放牧的草不同,白鳞茎和酢浆草在暴露于干旱后释放的根系水分较少。但值得注意的是,分泌的水分确实增加了土壤中微生物的活性。这是一个令人惊讶的发现。
当植物释放更多的水分时,这些微生物变得更加活跃是合乎逻辑的。然后他们得到更多的食物。但事实上,当植物排出较少的水分时,它们也会变得更加活跃,这意味着植物一定改变了水分中营养物质混合物的成分。生物学家尚未研究流体的成分如何变化,研究人员怀疑受压植物会排出更多的糖分。更多的有机酸,这意味着释放更多的磷酸盐。
植物生存策略
两种截然不同的植物物种都表现出这种行为,这意味着它很可能是一种广泛的生存策略。这使得该团队的发现在更广泛的气候变化背景下也很重要。
土壤是碳的重要仓库,植物吸收二氧化碳来自空气,主要通过根部以及花、叶和茎的死亡进入土壤。随着土壤中的微生物变得更加活跃,它们也会从土壤中释放出更多的碳。它再次以气体的形式进入大气层。
创新价值
研究表明遭受干旱胁迫的植物会分泌物质,增加根部周围真菌和细菌的活性。了解这些反馈机制可以真正理解气候变化,有助于植物学上的新研究方向
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