Havde vores forfædre bedre mikrobiomer? Til majs, måske!

Ved dagens baghavegrill nyder vi majskolber med hundredvis af søde saftige kerner. Men hvis vi spiste teosinte, majsens vilde forfader, ville vi være heldige at nyde et dusin kerner pr. øre. Faktisk har mange af vores moderne afgrøder kun lidt lighed med deres vilde forfædre. Takket være tusinder af års avl, eller "kunstig udvælgelse", er dagens afgrøder velsmagende og giver høje udbytter. De kan dog have gennemgået yderligere ændringer, som er sværere at se (eller smage).

Mens mennesker har forbedret afgrøder, så de passer til vores smag og landbrugssystemer, kan udvælgelsesprocessen også ændre egenskaber, som opdrættere ikke bevidst målrettede. I forædling af afgrøder til moderne landbrug kan vi utilsigtet have gjort planterne mere afhængige af input såsom gødning, som er energikrævende at producere og ofte forårsager næringsstofforurening. Undersøgelser tyder på, at de mikrobielle samfund, der er forbundet med majs, har ændret sig i løbet af dens historie med domesticering. Disse mikrober kan spille vigtige roller i økosystemprocesser som nitrogenkredsløb, omdannelse af nitrogen til former, som planter let kan få adgang til og bruge.

I "N-Cycling Microbiome Rekruttering Forskelle mellem moderne og vilde Zea maysa "—udgivet af Phytobiomes Journal i juni - Alonso Favela, Martin Bohn og Angela Kent undersøgte disse evolutionære ændringer i rodassocieret mikroberrekruttering. For at gøre det dyrkede de både moderne domesticeret majs og vild teosinte i et drivhus og introducerede lignende jordmikrobielle samfund. Når planterne var vokset, blev jorden omkring deres rødder samlet. Forskerne brugte derefter DNA-sekventering til at studere sammensætningen af ​​hver plantes mikrobiom, herunder gener relateret til nitrogen-kredsløb.

Forskerne fandt ud af, at domesticerede planter rekrutterede andre mikrober fra jorden end deres vilde slægtninge, herunder mikrober, der er involveret i nitrogenkredsløb. Hvorvidt planten var vild eller domesticeret, forklarede 62 % af variationen i de tilknyttede mikrobielle samfunds nitrogen-cirkulerende gen-diversitet og 66 % af den nitrogen-cykliske gen-overflod. Med andre ord synes tusinder af års kunstig udvælgelse at have drevet væsentlige forskelle i måden, hvorpå disse afgrøder rekrutterer hjælp fra mikrober til at få adgang til nitrogen. At se på majs evolutionære fortid kan give fingerpeg om, hvordan disse planter kunne trives uden stor afhængighed af syntetisk gødning. "Forståelse af, hvordan vild teosinte former dets N-cyklende mikrobiom, kan give os mulighed for at bringe disse egenskaber til moderne majsproduktion for at forbedre bæredygtigheden af ​​næringsstoffer," forklarer hovedforfatter Favela.

"Denne [forskning] fremhæver potentialet i at bruge genetisk variation fra teosinte til at 'rewild' vores moderne landbrugsafgrøders mikrobiom for at skabe et mere bæredygtigt og effektivt landbrugssystem," siger Favela. Hvis vi kan avle afgrøder, der er bedre til at rekruttere nyttige mikrober som deres forfædre, kan vi reducere vores afhængighed af syntetisk gødning og begrænse den næringsstofforurening, der ødelægger så mange økosystemer.