试验发现种植玉米作物会促进土壤微生物的生长而提高小麦产量

试验发现种植玉米作物会促进土壤微生物的生长而提高小麦产量玉米植物在生长过程中，根部会释放出一种叫做苯并恶嗪的化学物质。这些化学物质沉积在土壤中，反过来又会影响有益细菌和真菌的生长。即使在植物收割后，这些微生物仍会留在土壤中。伯尔尼大学之前进行的研究显示，实验室测试表明，如果在以前种植玉米的土壤中种植小麦植物，它们的生长情况比对照植物更好。在马蒂亚斯-埃尔布（MatthiasErb）和克劳斯-施莱比（KlausSchläppi）教授的带领下，该大学的一个科学家小组最近开始研究在实际农业环境中是否会出现同样的效果。为此，他们在试验地里种植了两种玉米--一种是正常玉米，另一种则经过改良，不产生苯并恶嗪类物质。这些作物收获后，他们又在相同的地块上种植了三种冬小麦。在两年的时间里，人们发现，在增产苯并恶嗪的土壤中种植的小麦产量提高了4%。此外，这些小麦的虫害也较少。虽然还需要进行更多的研究，但希望这些发现最终能减少化肥和杀虫剂的使用。埃尔布说："4%的增产听起来可能并不惊人，但考虑到在不增加投入的情况下提高小麦产量已变得多么具有挑战性，这仍然具有重大意义。不过，由于产量还取决于许多其他因素，这种效果是否真的会对整体农业生产率和可持续性产生重大影响还有待观察"。最近发表在《eLife》杂志上的一篇论文介绍了这项研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376477.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376477.htm

研究表明 土壤覆盖作物可能会降低主要作物的产量

研究表明土壤覆盖作物可能会降低主要作物的产量代替常用的黑麦（如图），豆科植物如苜蓿和毛绒草可能是作为覆盖作物的更好选择通过种植这些作物而不是让田地裸露，可以减少土壤的侵蚀和压实，减少水的流失，更少的氮（来自肥料）会流入水道，更多的碳从大气中被吸入土壤--后者既促进植物生长，又有助于减少温室气体的净排放。此外，由于杂草必须与覆盖作物植物竞争水和养分，这些杂草生长得更少，又减少了除草剂的使用。综上所述，过去的小规模研究表明，覆盖作物可能对主要作物的产量有不利影响。为了了解在现实世界的耕作中是否真的如此，斯坦福大学的科学家分析了美国"玉米带"（爱荷华州、印第安纳州、密苏里州、俄亥俄州、伊利诺伊州和密歇根州）2019-2020年种植季节的9万多块玉米和大豆田的卫星图像。研究人员知道这些田地中哪些在淡季种植了覆盖作物--至少都有三年了--哪些没有。根据天气模式和植物的绿色程度等因素，一个机器学习算法预测了每种主要作物的产量。结果发现，在使用了覆盖作物的田地里，玉米的产量平均降低了5.5%，而大豆的产量降低了3.5%。这意味着玉米每英亩损失约40美元，大豆每英亩损失20美元--这些数字还不包括种植和维护覆盖作物的额外成本。造成这些减少的原因可能有几个。首先，尽管覆盖作物确实有助于土壤保持水分，但它们本身也使用了大量的水。当进入干旱的生长季节时，这可能会导致主要作物种子可用的水减少，阻碍其发芽。同样，尽管覆盖作物减少了氮的流失，但它们也吸收了许多留在土壤中的氮，这意味着主要作物可用的氮更少。最后，覆盖作物可能会降低土壤氧气水平，因为它们会刺激土壤微生物，而这些微生物又会消耗氧气。科学家们很快指出，他们并不是说不应该使用覆盖作物，而只是需要对其实施进行更多的思考。例如，与常用的非豆类覆盖作物（如黑麦）相比，豆类覆盖作物可能有助于将氮重新固定在土壤中。此外，如果在一年中较早地收获覆盖作物，在种植主要作物之前，土壤应该有更多的时间来"恢复元气"。与博士后学者JillianDeines一起领导这项研究的DavidLobell教授说："农业中没有什么是简单的，"他说。"覆盖作物不是万能的，事实上它们有一些严重的限制。但我不认为我们想把婴儿和洗澡水一起扔掉。"关于这项研究的论文最近发表在《全球变化生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332457.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332457.htm

新型合成微生物群落在消灭杂草的同时促进作物的健康生长

新型合成微生物群落在消灭杂草的同时促进作物的健康生长华中农业大学的研究团队开发出了实验室培养的新型合成微生物群落（也称为SynComs），这种群落本质上就像一个微型微生物群落，可以消灭杂草目标，同时促进作物的健康和生长。其中一种SynCom从杂草或小麦根瘤中分离出的细菌特别显示出了帮助行业减少除草剂使用的巨大前景。在对四种SynComs（C1、C2、C3和C4）进行的温室比较研究中，C4拔得头筹，它不仅能杀死危害小麦作物的有害稗草，还能促进谷物的健康和生长。研究小组指出："所有SynComs都能促进小麦生长，具体表现为土壤植物分析发育（SPAD）值和新鲜生物量的增加。与此同时，SynComC4与低剂量Axial除草剂结合使用时，可有效降低侵染杂草小金丝雀草的SPAD值和新鲜生物量。"在这些结果的鼓舞下，研究人员在一个连续多年遭受严重虫害的地区进行了大规模田间试验。他们试验了不同剂量的Axial（25%、50%、75%和100%），发现了一个黄金区域，该区有可能显著减少用于这种主要作物的化学品。研究人员指出："C4与50%和75%Axial的组合通过减轻除草剂对小麦的副作用，显著改善了小麦的生长。杂草侵扰使50%和75%Axial剂量的谷物产量分别减少16%和25%。与单独使用Axial相比，将Axial与C4结合使用可挽回杂草侵扰下22%的谷物产量损失。""研究结果表明，除草剂与SynComs的组合在控制杂草和促进小麦生长方面具有协同效应，因此这种组合提供了一种可持续的生态友好型杂草控制策略"。自商业化以来，除草剂就毁誉参半，数以百计的合成化合物被广泛应用于集约农业，提高了产量，减少了人工劳动。然而，尽管除草剂被广泛用于控制破坏作物的植物，并具有促进生长的作用，但在越战期间，美国军方使用橙剂（以及紫、蓝、粉、绿和白剂）混合除草剂来去除树木叶片、破坏植被和作物后，除草剂对人类的毒性就变得非常明显了。1971年，美国禁用了这种除草剂（比有毒杀虫剂滴滴涕早一年）。虽然美国对除草剂的使用进行了严格监管，但其使用会产生严重的连锁反应。就像人类肠道微生物群对整体健康的重要性一样，土壤中的微生物群对其维持的生命也至关重要。除草剂会减少土壤中循环养分的有机物，使这一独特的微生物群退化，从而降低作物产量。这反过来又会增加用于促进生长的化学品。不过，SynComs也有自己的挑战，例如在释放到自然环境中时，会面临土壤中的竞争物种。随着时间的推移，合成微生物也可能因进化和横向基因转移而发生变化。(除草剂的使用也导致植物发展出抵抗反复化学攻击的机制）。在这项研究中，科学家们发现C4能显著促进小麦的生长，即使在没有Axial的情况下也是如此。在包括一种基于糖的新型除草剂、另一种来自"失败"抗生素的除草剂、甚至基于植物的泡沫等研究领域，这是一个充满希望的进展。研究人员指出："在田间条件下，即使与低剂量除草剂一起使用，C4也能表现出理想的双重功能，既能控制小麦蚜虫，又能促进小麦生长。因此，将SynComs与低剂量除草剂结合使用有望成为一种可持续的环保除草策略。"这项研究发表在《土壤生态学通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416279.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416279.htm

科学家使用外来的DNA来帮助创造"耐气候变化"作物

科学家使用外来的DNA来帮助创造"耐气候变化"作物随着世界面临气候变化的后果，具有气候适应性的作物正变得越来越重要。通过拥有能够承受极端环境压力的作物，粮食安全得到了改善，因为农民即使在具有挑战性的条件下也能够种植作物。这反过来又有助于解决全球饥饿问题，因为即使面对不断变化的气候，粮食生产仍然稳定。位于墨西哥的田间试验也强调了关键作物的遗传多样性的重要性，几十年的选择性育种已经降低了它们适应迅速变暖的地球的能力。随着气温上升和天气事件变得更加极端，主要粮食作物继续满足全球需求的能力存在着越来越多的不确定性。小麦为全球提供的卡路里比任何其他作物都多，但世界各地种植的大多数小麦的遗传变异有限，使其容易受到气候变化的影响。研究报告的作者、厄尔尼诺研究所的组长安东尼-霍尔教授说："小麦占全球消耗的热量的20%左右，并且在世界各地广泛种植。但是我们不知道我们今天种植的作物是否能够应对明天的天气。更糟糕的是，开发新品种可能需要十年或更长时间，因此迅速采取行动至关重要。"与CIMMYT合作，厄勒姆研究所的研究人员在墨西哥的索诺拉沙漠建立了为期两年的田间试验。他们研究了149个小麦品系，从广泛使用的精英品系到那些选择性培育的品系，其中包括来自墨西哥和印度的野生近缘植物和土地品种的DNA。该研究的共同作者、CIMMYT小麦生理学负责人MatthewReynolds说："将精英品系与外来材料杂交有其挑战。公认的风险是带来的不良性状多于理想性状，因此这一结果代表了在克服这一障碍方面的一个重大突破，以及继续利用遗传资源来提高气候复原力。"这些种子在季节晚些时候播种，迫使植物在更热的月份里生长，使这些作物处于那种热应力之下，而随着全球气温上升，这种热应力预计将成为常态。他们发现用外来DNA培育的植物比没有这种DNA的小麦产量高50%，重要的是，在正常条件下，这些外来品系的表现并不比精英品系差。研究人员对这些植物进行了测序，以确定导致耐热性增加的具体基因差异。他们确定了可以将这种有益的外来DNA有针对性地引入精英品系的遗传标记，为提高气候复原力和减轻大范围的作物歉收提供了一种快速的方法。研究报告的作者、厄勒姆研究所的博士生BenedictCoombes说。"当我们试图用更少的土地生产更多的食物来养活不断增长的全球人口时，我们迫切需要让我们种植的作物适应未来，以便它们能够在日益恶劣的气候下茁壮成长。我们发现，这一点的关键可能在于来自小麦野生近缘种和土地品种的基本未开发的遗传资源。"研究人员建议育种计划将耐热性能作为一种先发制人的策略，以生产能够应对较难预测的气候的小麦作物。霍尔教授补充说："这是我们现在可以用于几乎立即产生影响的科学，田间试验，让我们知道需要寻找什么样的遗传标记，并与小麦育种者开始对话，所以这有望成为在未来几年为全球粮食安全做出贡献的众多步骤中的第一步。"我们的发现和采取的行动是希望世界各地的人们可以继续在他们的盘子里吃到有营养的食物。"该研究由UKRI-BBSRC资助，并得到了国际小麦产量伙伴关系（IWYP）和传统农业可持续现代化（MasAgro）的支持--这是农业和农村发展秘书处（SADER）和CIMMYT的倡议。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342411.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342411.htm

科学家解密古老谷物Einkorn的DNA 推出更有韧性、更有营养的面包品种

科学家解密古老谷物Einkorn的DNA推出更有韧性、更有营养的面包品种这个长达52亿个字母的序列为了解不同小麦物种的进化起源提供了一个窗口。它可以帮助农民和作物育种者培育出抗病性更强、产量更高、耐寒性更好的面包小麦品种。利用基因多样性促进未来育种该研究的第一作者之一、前卡塔赫纳科技大学博士生哈宁-艾哈迈德（HaninAhmed）说："通过了解小麦的遗传多样性和进化历史，研究人员现在可以利用其潜力开展未来的育种工作，并开发出更有韧性、更有营养的小麦品种。"最原始的二倍体栽培种一粒小麦是世界上最古老的驯化谷物之一，可追溯到一万多年前的中东肥沃地区，那里是一粒小麦种植的发源地。这种谷物被称为Triticummonococcum，至今仍被人们食用，其独特的风味和众多的营养价值深受人们喜爱。然而，千百年来，随着面包小麦的流行，它在全球粮食生产中的重要性逐渐下降。展示驯化小麦（左）和野生小麦（右）麦穗的Triticummonococcum绘画。70x50厘米，纸面水彩。图片来源：2023年RobynPalescandolo为KAUST的沙漠农业中心创作面包小麦品种一般产量较高，这使它们在大规模商业农业中更具经济可行性。然而，与野生小麦相比，现代面包小麦的遗传多样性有所降低，许多育种家现在担心的是，面对气候变化和新的疾病威胁，现有作物将如何生存。回到Einkorn，由于这种古老的谷物保持着较大的基因库，因此它可能蕴藏着开发面包小麦所需的基因秘密，这种面包小麦可以继续养活世界上不断增长的人口。为了揭开这些秘密，由卡塔赫纳科技大学的西蒙-克拉廷格和杰西-波兰领导的研究小组综合运用DNA测序技术，为野生和驯化的裸麦品种创建了高质量的基因组组装。研究人员以前认为，小麦的进化是一个稳定的过程，不同小麦物种之间的混合很有限。但Krattinger说："我们的基因组分析现在显示，小麦的历史要复杂得多，涉及不同小麦品种之间的大量混合和基因流动。包括Einkorn在内，这种小麦很可能生长在靠近其他小麦品种的地方，导致这两种密切相关的小麦品种之间的DNA混合，这种情况至今仍然很明显。"正如人类基因组中含有尼安德特人表亲的序列一样，现代面包小麦基因组中也遍布着小麦DNA的残余。Krattinger指出，事实上，过去引进的一粒小麦基因可能在帮助面包小麦适应不断变化的气候条件方面发挥了作用。如果历史能够说明问题，那么未来也会如此，尤其是在现代分子指导育种技术的帮助下。实验室的资源将有助于把小麦中的有益基因精确地转移到面包小麦中。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418835.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418835.htm

荷兰科研人员新研究 提高火星种菜产量

荷兰科研人员新研究提高火星种菜产量如果未来人类想在火星上生活，可能需在驻地种植作物。为此，科研人员正研究如何提高在火星上种菜的产量。新华社报道，荷兰瓦赫宁根大学及研究中心的科研人员近期在美国《科学公共图书馆·综合》杂志上发表论文介绍说，他们利用模拟的火星土壤在温室中种植豌豆、胡萝卜和番茄，探究间作种植技术能否提高这些作物的产量。间作是在同一地块同时相间种植两种或两种以上作物的种植方式。实验过程中，研究人员在模拟火星土壤中添加了有益细菌和营养物质，还调控温室内的气体、温度和湿度，使其符合预期的火星温室条件。实验结果显示，与在同一地块只种植一种作物的单作相比，间作的番茄产量显著提高，但胡萝卜产量却明显降低，豌豆的产量则没有太大不同。研究人员说，这表明间作可能会对火星土壤中的作物生长产生明显影响，今后可在此基础上进行更多研究，通过改善土壤条件等方式找到更优的种植方式，提高作物产量。2024年5月5日5:55PM