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科技報導

富含細菌的絲綢塗層 可使種子更好地適應鹽漬土壤



為了養活不斷增長的人口,一些研究人員想到了在鹽鹼地種植農作物的新方法。比如麻省理工學院(MIT)的科學家們,就提出了一種基於吸籌覆蓋物,讓種子能夠在高研讀土壤中生長的新技術。除了保護種子免受鹽漬土壤的侵害,經過細菌處理的絲綢塗層還能夠自然地提供共生氮肥,從而增強種子發芽和生長的潛力。

Silk derived from ordinary silkworm cocoons.jpg

(圖自:MIT,via New Atlas)

除了保護免受鹽漬土壤侵害外,絲綢塗層還經過細菌處理,這些細菌會自然產生氮肥,從而增強種子發芽和生長的潛力。

據悉,新研究基於該校土木與環境工程學教授 Benedetto Marelli 先前的工作 —— 即如何使用絲綢塗層,來延長糧食作物種子的保質期。

其在研究中偶然發現,微生物可以從空氣中吸收氮元素,並將之轉化為植物可利用的生物肥料。而這種獨特的固氮方法,在世界各地都自然存在著。

問題在於,儘管實際上不缺乏這種固氮細菌,但要在自然土壤之外的環境中保存它們,仍然是相當困難的。有意思的是,絲綢就是一種極佳的生物材料。

Marelli 帶領的團隊,決定選擇其中一種固氮細菌來展開深入研究。通過將這種能夠促進植物生長的根際細菌整合到種皮上,即可在播種就使之立即恢復原狀。

最初的測試,未能如預期那樣進行。之後,研究生 Augustine Zvinavashe 建議將海藻糖(某些生物在低水環境中生存所依賴的一種糖)添加到混合物中。

為實現這種塗層的包覆,研究人員將絲綢、細菌和海藻糖懸浮在水中,並將種子浸入溶液幾秒鐘。

後續研究證實,經過特殊處理的種子,確實能夠較普通對照組實現更好的發育,並且能夠在此前無法種植的土地上成功地發芽。

更重要的是,這種浸塗或噴塗的過程既簡便又實惠,且能夠在正常的環境溫度和氣壓下實現。意味著無論大小型農戶,都可以輕鬆搞定。

研究人員表示,其使用的絲綢是水溶性的。一旦暴露在土壤中,其中的細菌就可被釋放出來。在鹽度可能阻礙其正常生長的土壤中,這種塗層還可為種子發芽提供其所需的保護和養分。

目前,該團隊的研究仍專注於為豆類作物固氮肥料的共生根瘤菌,但也在積極探索搭配其它作物的可能性。一種潛在的方式是對細菌實施基因修飾,或為植物整合進細菌的 DNA 。

即便最終只在高鹽度土壤上得到大面積應用,這項技術的前景也是相當廣闊的。有關這項研究的詳情,將在本週的 PNAS 期刊上發表。