Kløvervækst i Mars-lignende jordbund boostet af bakteriel symbiose

Kløverplanter, der dyrkes i Mars-lignende jorder, oplever betydeligt mere vækst, når de inokuleres med symbiotiske nitrogenfikserende bakterier, end når de efterlades uinokulerede. Franklin Harris fra Colorado State University, OS., og kolleger præsenterer disse resultater i tidsskriftet med åben adgang PLOS ET den 29. september, 2021.

Efterhånden som jordens befolkning vokser, forskere studerer muligheden for at dyrke Marsjord, eller "regolith". Imidlertid, regolith mangler nogle essentielle plantenæringsstoffer, herunder visse nitrogenholdige molekyler, som planter kræver for at leve. Derfor, landbrug på Mars vil kræve strategier for at øge mængden af ​​disse nitrogenforbindelser i regolith.

Harris og kolleger antager, at bakterier kan spille en omkostningseffektiv rolle i at gøre Mars jord mere frugtbar. På jorden, bakterier i jord hjælper med at omdanne eller "fiksere" atmosfærisk nitrogen til de molekyler, som planter har brug for. Nogle af disse mikrober har symbiotiske forhold til planter, hvor de fikserer nitrogen i knuder fundet på planterødder.

For at udforske en mulig rolle for symbiotiske nitrogenfikserende bakterier i astrolandbrug, forskerne dyrkede kløver i menneskeskabt regolit, der nøje matcher Mars. De inokulerede nogle af planterne med mikroben Sinorhizobium meliloti, som er almindeligt forekommende i kløverrodsknuder på Jorden. Tidligere forskning har vist, at kløver kan dyrkes i regolit, men havde ikke undersøgt podning med nitrogenfiksere.

Forskerne fandt ud af, at den podede kløver oplevede 75 % mere rod- og skudvækst sammenlignet med den upodede kløver. Imidlertid, regolitten omkring de podede planter viste ingen tegn på forhøjet NH4 - et essentielt nitrogenholdigt molekyle for planter - sammenlignet med regolitten omkring uinokulerede planter.

Disse resultater tyder på, at de symbiotiske mikrober øgede kløvervækst, men resulterede ikke i overproduktion af nitrogenforbindelser, som andre planter, der voksede i nærheden, hypotetisk kunne bruge. Forskerne dyrkede også noget kløver i pottejord og bemærkede visse forskelle i det symbiotiske forhold, når de sammenlignede planterne dyrket i regolit versus jord.

Disse resultater tyder på muligheden for, at symbiose mellem planter og nitrogenfikserende bakterier kan hjælpe landbruget på Mars. Fremtidig forskning kunne fortsætte med at udforske sådanne forhold til andre afgrøder og adressere problemer med plantetoksicitet i regolith.

Forfatterne tilføjer:"Denne undersøgelse viser, at klumpdannende bakterier Sinorhizobium meliloti har vist sig at nodulere i Mars regolit, væsentligt øget vækst af kløver (Melilotus officinalis) i et drivhusassay. Dette arbejde øger vores forståelse af, hvordan plante- og mikrobeinteraktioner vil hjælpe med at hjælpe bestræbelserne på at terraform regolith på Mars."