Γιατί το καλαμπόκι μεγαλώνει τόσο καλά;

Γιατί το καλαμπόκι μεγαλώνει τόσο καλά;
Γιατί το καλαμπόκι μεγαλώνει τόσο καλά;
Anonim

Οι άφθονες συγκομιδές καλαμποκιού και άλλων βασικών καλλιεργειών εξαρτώνται από ένα μυστηριώδες φαινόμενο γνωστό ως υβριδικό σθένος. Όταν διασταυρώνονται έντονες φυλές, οι απόγονοί τους γίνονται ψηλότεροι, πιο ανθεκτικοί και παράγουν περισσότερους κόκκους. Οι ερευνητές αναφέρουν τώρα ότι αυτή η ενέργεια επηρεάζεται κατά κάποιο τρόπο από μικρόβια στο έδαφος, πιθανώς μέσω του ανοσοποιητικού συστήματος του φυτού.

"Αυτή είναι μια πραγματικά ενδιαφέρουσα ανακάλυψη", λέει ο Giles Oldroyd, ένας γενετιστής φυτών στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Είμαι έκπληκτος που το έχουν μελετήσει μέχρι τώρα».

Ο Κάρολος Δαρβίνος ήταν ένας από τους πρώτους ερευνητές που περιέγραψαν τη βιωσιμότητα των υβριδίων. Στις αρχές του 20ού αιώνα, οι βιολόγοι άρχισαν να εφαρμόζουν αυτό το αποτέλεσμα στη γεωργία, δημιουργώντας εγγενείς γονικές γραμμές που παράγουν υβριδικούς σπόρους. Μέχρι τη δεκαετία του 1940, σχεδόν κάθε αγρότης στις Ηνωμένες Πολιτείες φύτευε υβριδικό καλαμπόκι και οι αποδόσεις είχαν αυξηθεί.

Οι γενετιστές έχουν προτείνει διάφορες θεωρίες σχετικά με τους λόγους βιωσιμότητας των υβριδίων, αλλά δεν έχει προκύψει οριστική εξήγηση.

Η Μάγκι Βάγκνερ, γενετιστής του φυτού Λόρενς από το Πανεπιστήμιο του Κάνσας, και οι συνεργάτες της αναρωτήθηκαν αν μπορεί να εμπλέκονται μικρόβια. Οι μικροσκοπικοί οργανισμοί μπορούν να έχουν μεγάλο αντίκτυπο στα φυτά. Για παράδειγμα, τα φύλλα και οι ρίζες συχνά αποικίζονται από κοινότητες ευεργετικών βακτηρίων και μυκήτων που βοηθούν στην προστασία του φυτού από μικρόβια που προκαλούν ασθένειες. Ορισμένες καλλιέργειες, όπως η σόγια και άλλα όσπρια, περιέχουν μικρόβια που τα ταΐζουν με άζωτο, ένα βασικό θρεπτικό συστατικό των φυτών που οι αγρότες πρέπει διαφορετικά να προμηθεύσουν με λίπασμα.

Πέρυσι, ο Wagner και οι συνεργάτες του βρήκαν μια ενδιαφέρουσα ένδειξη σε μια επιτόπια μελέτη. Διαπίστωσαν ότι τα φύλλα και οι ρίζες του υβριδικού καλαμποκιού έχουν διαφορετικές μικροβιακές κοινότητες από αυτές που βρίσκονται σε εγγενείς ποικιλίες καλαμποκιού.

Όταν ήρθε ο χειμώνας και τα χωράφια έμειναν άχρηστα, ο Wagner προσπάθησε να επαναλάβει την ανακάλυψη με ένα εργαστηριακό πείραμα. Οι ερευνητές φύτεψαν τους σπόρους σε σακούλες με μια ουσία που μοιάζει με χώμα που έχει αποστειρωθεί για να σκοτώσει όλα τα μικρόβια. Στη συνέχεια πρόσθεσαν μια απλή κοινότητα βακτηριδίων του εδάφους - επτά στελέχη που είναι γνωστό ότι αποικίζουν τις ρίζες του καλαμποκιού - σε μερικές σακούλες, αφήνοντας άλλα στείρα. Όταν υπήρχαν μικρόβια, τα υβρίδια αυξήθηκαν καλύτερα από την εγγενή ποικιλία, όπως αναμενόταν, με τις ρίζες να ζυγίζουν 20% περισσότερο. Ωστόσο, προς έκπληξή τους, τα υβριδικά και εγγενή φυτά καλαμποκιού αυξήθηκαν περίπου το ίδιο σε στείρο έδαφος, αναφέρουν αυτόν τον μήνα στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών. Το βάρος των ριζών και των βλαστών τους ήταν πρακτικά το ίδιο.

Το εύρημα επιβεβαιώθηκε όταν οι επιστήμονες επανέλαβαν το πείραμα, προσθέτοντας ένα πλήρες συμπλήρωμα μικροβίων του εδάφους σε μερικές από τις αποστειρωμένες σακούλες. "Τα αποτελέσματα είναι συναρπαστικά", λέει ο Oldroyd.

Παραγωγή? "Κάτι για το να είσαι υβρίδιο κάνει το φυτό να αλληλεπιδρά διαφορετικά με τα μικρόβια", λέει ο Wagner. Με βάση ορισμένα από τα αποτελέσματα, η ομάδα πιστεύει ότι τα μικρόβια επιβραδύνουν την ανάπτυξη των εγγενών αντί να τους δώσουν μεγάλη ώθηση.

Είναι πιθανό ότι το ανοσοποιητικό σύστημα των εγγενών αντιδρά υπερβολικά σε καλοήθη μικρόβια, γεγονός που θέτει σε κίνδυνο την ανάπτυξή τους. (Το πείραμα δεν περιελάμβανε παθογόνα.) Εναλλακτικά, τα υβριδικά φυτά μπορεί να αμυνθούν καλύτερα από ασθενή παθογόνα στο έδαφος. "Έχουμε προγραμματίσει πολλή δουλειά για να αναπτύξουμε αυτήν την ιδέα", λέει ο Wagner.

Ο Oldroyd λέει ότι τα αποτελέσματα τονίζουν την ανάγκη οι κτηνοτρόφοι να ευθυγραμμίσουν τη γενετική των καλλιεργειών με τις μικροβιακές κοινότητες με τις οποίες ζουν. Τα ευρήματα τονίζουν τη σημασία της κατανόησης του ρόλου των μικροβίων του εδάφους στη βελτίωση της γεωργικής παραγωγικότητας και βιωσιμότητας, προσθέτει ο Korne Peters, βιολόγος φυτών στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης. «Αυτό είναι πολλά υποσχόμενο».

Συνιστάται: