Forskere afslører, hvordan mikrober klarer sig i fosfor-mangel tropisk jord

Introduktion:

Fosfor (P) er et vigtigt makronæringsstof for alle levende organismer, som spiller en afgørende rolle i forskellige fysiologiske og metaboliske processer. P-mangel er dog en udbredt udfordring i tropiske jorde, hvilket begrænser plantevækst og landbrugsproduktivitet. For at trives i sådanne P-mangelfulde miljøer har mikroorganismer udviklet forskellige strategier til at erhverve og udnytte P effektivt. Denne undersøgelse har til formål at afdække de mekanismer, der anvendes af mikrober til at klare P-mangel i tropisk jord.

Metoder:

* Jordprøveudtagning:Jordprøver blev indsamlet fra forskellige dybder i en tropisk regnskov i Costa Rica, hvilket repræsenterer en gradient af P tilgængelighed.

* Mikrobiel samfundsanalyse:DNA blev ekstraheret fra jordprøver, og high-throughput sekventering blev udført for at analysere det mikrobielle samfunds sammensætning.

* Metagenomisk analyse:Haglgeværmetagenomisk sekventering blev udført på udvalgte jordprøver for at identificere gener og veje involveret i P-opsamling og -anvendelse.

* Biokemiske assays:Enzymaktiviteter relateret til P-cyklus, såsom phosphatase og phytase, blev målt i jordprøver.

* Drivhusforsøg:Et kontrolleret drivhusforsøg blev udført for at vurdere virkningen af ​​mikrobiel podning på plantevækst og P-optagelse under P-mangelfulde forhold.

Resultater:

* Mikrobiel samfundsstruktur:Den mikrobielle samfundssammensætning varierede på tværs af forskellige jorddybder, hvilket afspejler indflydelsen af ​​P tilgængelighed. Især steg den relative overflod af bakterier involveret i P-opkøb og solubilisering, såsom Burkholderiales, Rhizobiales og Pseudomonadales, i P-mangelfulde jordlag.

* Metagenomisk indsigt:Funktionel genanalyse afslørede berigelsen af ​​gener, der koder for P-transportere, fosfataser og organiske syresudslipningsveje i P-mangelfuld jord. Disse gener er kendt for at lette P-opkøb fra organisk materiale og mineralkilder.

* Enzymaktiviteter:Jordenzymassays viste højere fosfatase- og fytaseaktiviteter i P-mangelfulde jordlag, hvilket indikerer mikrobiel tilpasning for at øge P-tilgængeligheden gennem enzymproduktion.

* Plantevækst og P-optagelse:Drivhusforsøget viste, at podning med P-effektive mikrobielle konsortier isoleret fra P-mangelfuld jord signifikant forbedrede plantevækst og P-optagelse under P-mangelfulde forhold.

Diskussion:

Vores undersøgelse giver en omfattende forståelse af mikrobielle strategier til at håndtere P-mangel i tropisk jord. Vi fandt ud af, at mikrober reagerer på P-begrænsning ved at ændre samfundets sammensætning, udtrykke gener involveret i P-opkøb og forbedre enzymaktiviteter relateret til P-cykling. Desuden fremhæver de gavnlige virkninger af P-effektive mikrobielle konsortier på plantevækst og P-optagelse potentialet for at udnytte mikrobielle inokulanter som en bæredygtig tilgang til at forbedre afgrødeproduktionen i P-mangelfulde tropiske jorder.

Konklusion:

Mikrober i tropisk jord udviser bemærkelsesværdige tilpasninger for at overvinde P-mangel. Indsigten opnået fra denne undersøgelse kan guide fremtidig forskning og landbrugspraksis rettet mod at forbedre P-opkøb og -anvendelse i P-begrænsede miljøer, og i sidste ende bidrage til bæredygtig fødevareproduktion i tropiske områder.