我们脚下是一个复杂的世界，充满了各种各样、相互依存的生命。植物在受到压力的时候会发出化学信号，召唤微生物来释放束缚的营养物质，并在土壤孔隙中发现水分，这些孔隙对于最细的根来说太小了。作为回报，微生物得到了一个安全的生存环境或含糖饮料。
这是一个经典的你抓我的背，我也抓你的情节。除非不是这样。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一项新研究挑战了传统观念，表明自由生活的土壤微生物只是在照顾自己。
研究结果发表在《英国皇家学会学报B辑:生物科学》上。
在一项多代实验中，来自农业、消费者和环境科学学院(ACES)的研究人员发现，微生物帮助植物应对干旱，但不是对植物的呼救做出反应。相反，环境本身选择了耐旱微生物。当这些耐寒的微生物在做它们的事情时，它们恰好也使植物更耐旱。
“这是一个惊喜，因为我期望看到微生物和植物之间共同进化和互惠关系的证据。我认为，包括我自己在内的人们都忘记了，仅仅因为微生物对植物有适应性或有益的作用，并不一定意味着它们是为植物做的，”凯文·里克斯说，他完成了这个项目，这是他在伊利诺斯州生态学、进化和保护生物学项目博士学位的一部分。瑞克斯现在是多伦多大学的博士后研究员。
为了了解微生物如何帮助植物应对干旱，瑞克斯在有或没有植物的盆栽中建立了活的土壤群落。他给一半的花盆浇水，另一半的花盆施加干旱条件，然后重复这些处理，持续了三代。这个想法是为了给选择的发生留出时间——植物可能会发出它们需要帮助的信号，并选择帮助它们的微生物。
在实验的第二阶段，瑞克斯把所有东西都混在一起。他再次在第一阶段的土壤中种植植物，并保持同样的浇水处理，但一些植物现在在世代灌溉充足的土壤中经历干旱，反之亦然。他预计，历史上干燥的花盆里的土壤微生物会适应这些条件，比历史上潮湿的花盆里的微生物更能帮助植物抵御干旱。这就是他的发现:经历干旱的植物在适应干旱的微生物中生长时更大。
但是——这是关键——对于第一阶段有或没有植物生长的土壤都是如此。换句话说，即使没有植物通过化学信号选择它们，微生物也会随着时间的推移适应干旱。然而，当它们在几代之后与植物一起生长时，仍然提供了好处。这证明了这些微生物在做自己的事情，只是偶然地帮助了植物。
此前关于该主题的研究没有包括非植物控制，这使得研究界得出结论，植物和微生物是通过共同进化对话进行交流的。
“我们的研究结果挑战了关于什么是互惠互利的传统思维。菌根菌和固氮细菌是一种模型系统，人们在谈论互惠共生时研究的东西。但还有一组我们还不了解的模糊的相互作用，但最终可能对植物有共同的好处，或者至少是单向的好处。我认为我们的方法使这个系统成为人们关注的焦点，”伊利诺斯州ACES学院自然资源与环境科学系副教授托尼·扬纳雷尔说。
在进行第二阶段的处理之前，研究人员还对一些第一阶段的土壤进行了消毒。在这些花盆中，历史上干燥土壤中的植物在经历干旱时并没有更好。
“以前的一些研究实际上并没有比较有微生物和没有微生物的土壤，所以很难真正将微生物作为益处的驱动因素，”Yannarell说。“土壤中有很多东西可能会有所不同，但当我们在实验中对微生物进行消毒时，我们就失去了适应干旱的好处。”
研究人员在实验中没有识别出这些微生物，所以他们不能确切地确定它们是如何对植物有益的。但是里克斯说，土壤微生物参与了许多可以帮助植物抵御压力的过程。
他说:“微生物负责养分和碳循环，所以不管它们是否真的在促进植物获得水分，它们仍然可以释放养分，使植物更健康，更能适应压力。”
瑞克斯不愿宣称他的研究将改变生态学研究的范式，尤其是考虑到这是一个专注于自由生活的土壤微生物和单一类型环境压力的温室实验。但他希望这将鼓励其他科学家在未来的研究中考虑无微生物和无植物控制。它们可能会揭示我们脚下真正发生的事情。
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希望本篇文章《土壤微生物在植物抗旱中的作用超出科学家的预期》能对你有所帮助！
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