科学家发现植物激素可促进生长30%

新加坡国立大学和新加坡环境生命科学工程中心(SCELSE)的科学家们发现了应对当今农业挑战的自然界最有力的工具之一：农业微生物(或天然来源的农用化学品)，可以增强农业微生物和农用化学品之间的协同作用。作物和微生物，最终提高作物产量和生产力。

在2018年开始的一项为期五年的研究中，科学家们发现，一种众所周知的保护激素，通常由地面植物在胁迫期间释放，是一种被称为茉莉酸甲酯(MeJA)的挥发性有机化合物(VOC)，迄今为止，它具有未知功能。他们发现MeJa是一种共享的、可能是秘密的语言，允许植物与土壤中周围的微生物层进行交流。

研究团队取得了三项重要发现：

使用专门设计的气流系统，科学家首次发现MeJA通过植物根部以挥发性形式释放到地下;

挥发性MeJA的存在会触发并增强远离植物根部的细菌中生物膜的形成;和

生物膜中的这些细菌释放出一组不同的挥发性化合物，可以促进植物生长高达30%。

题为“根部挥发性茉莉酸甲酯标志着土壤微生物组形成对宿主有益的生物膜”的论文详细介绍了这些发现，该论文于2023年11月13日发表在《自然化学生物学》杂志上。

图片来源：新加坡国立大学

新加坡国立大学理学院可持续城市农业研究中心(SUrF)首席研究员兼SCELSE副研究主任SanjaySwarup副教授表示：“这一发现的影响是多方面的，对可持续农业至关重要.利用这些农业微生物不仅可以提高作物生产力，还可以减少对合成投入的需求并减轻现代农业实践对环境的影响。”

在发现了植物和有益微生物之间的自然通讯方式后，研究小组已申请专利，使用这种新颖的应用程序来增强它，以提高农业系统的弹性和生产力。其结果可能是新一代农用化学品或天然结构化学品，可用于增强植物的效益。

农业微生物可以影响植物生长并解决粮食安全问题

预计到2050年，世界人口将达到100亿，确保居民的粮食安全已成为本世纪最紧迫的挑战之一。例如，新加坡制定了“30x30”目标——到2030年能够满足我们30%的营养需求。

为了实现这些目标，农业生产力必须紧急应对气候变化、土地退化和日益不可预测的天气事件的影响。农业微生物和天然农用化学品现已成为可持续农业的一项有前景的战略。

农业微生物包括与农作物相关的微生物群落，它们具有促进植物生长、疾病预防和固氮的关键功能。它们还可以分解有机物、回收养分并产生腐殖质以保持水分，从而帮助保持土壤肥沃。生物膜内可以发现不同的农业微生物群落，它们嵌入在自产基质中。

(从左至右)OmkarKulkarni博士，现任欧莱雅-SCELSE联合实验室研究科学家;萨曼莎·潘博士NUS和SCELSE的学生;以及新加坡国立大学理学院可持续城市农业研究中心(SUrF)首席研究员兼SCELSE副研究主任SanjaySwarup副教授。图片来源：SCELSE

植物根部散发的“香味”会产生积极的连锁效应

芬芳的MeJAVOC可以远距离影响微生物。这凸显了这样一个事实，即信号可以延伸到植物的直接根际(植物根部周围的生态位，可溶性和挥发性分子促进植物与相关微生物群之间的通讯)之外。

该论文的共同第一作者、欧莱雅-SCELSE联合实验室的研究科学家OmkarKulkarni博士表示：“植物不能像我们一样说话，但它们有自己优雅的远距离对话方式。令人兴奋的发现不仅将带来关于植物与微生物相互作用的基本见解，而且有可能为基于自然的农用化学品铺平道路。”库尔卡尼博士进行了这项研究，作为他的博士学位的一部分。在新加坡国立大学理学院生物科学系工作。

新加坡国立大学SCELSE研究员、该论文的联合第一作者MrinmoyMazumder博士补充道：“VOC介导的根际植物和微生物之间的交流跨越了距离，协调了大自然的和谐合作。这一发现对于植物和微生物的研究具有基础和转化意义。科学界，提供了深入研究机械见解并开发针对不同作物品种的胁迫管理的定制解决方案的机会。”