我们的祖先有更好的微生物群吗?

在《植物群系杂志》6月发表的“现代和野生玉米的n循环微生物组招募差异”中，Alonso Favela, Martin Bohn和Angela Kent研究了这些与根系相关的微生物招募的进化变化。为此，他们在温室中种植了现代驯化玉米和野生大刍草，并引入了类似的土壤微生物群落。一旦植物生长，就会收集根部周围的土壤。然后，研究人员使用DNA测序来研究每种植物的微生物组的组成，包括与氮循环相关的基因。

　　

   

   

图片:在温室中生长的现代家养玉米和它的野生祖先大刍草。Favela和同事比较了这些植物如何塑造它们的微生物群。    

在今天的后院烧烤中，我们享用着带有数百粒甜多汁玉米粒的玉米棒子。但如果我们吃的是大刍草——玉米的野生祖先，那么每穗能吃到12粒就很幸运了。事实上，我们的许多现代作物与它们的野生祖先几乎没有相似之处。多亏了数千年的培育，或者说“人工选择”，今天的作物既美味又高产。然而，它们可能经历了更难看到(或品尝)的额外变化。

虽然人类已经改良了作物，以适应我们的口味和农业系统，但选择过程也可能改变育种者无意针对的性状。在为现代农业培育作物的过程中，我们可能无意中让作物更加依赖化肥等投入，而化肥的生产需要大量能源，而且常常会造成养分污染。研究表明，与玉米相关的微生物群落已经改变了其驯化的历史。这些微生物可以在生态系统过程中发挥重要作用，如氮循环，将氮转化为植物容易获取和利用的形式。

在一项新研究中，研究人员研究了这些与根系相关的微生物招募的进化变化。为此，他们在温室中种植了现代驯化玉米和野生大刍草，并引入了类似的土壤微生物群落。一旦植物生长，就会收集根部周围的土壤。然后，研究人员使用DNA测序来研究每种植物的微生物组的组成，包括与氮循环相关的基因。

研究人员发现，驯化植物从土壤中吸收了不同于野生植物的微生物，包括参与氮循环的微生物。无论植物是野生还是驯化，相关微生物群落氮循环基因多样性和氮循环基因丰度的差异分别占62%和66%。换句话说，数千年的人工选择似乎导致了这些作物从微生物那里获取氮的方式产生了实质性的差异。研究玉米的进化历史可能会为这些植物如何在不严重依赖合成肥料的情况下茁壮成长提供线索。第一作者Favela解释说:“了解野生大刍草如何塑造其氮循环微生物群，可能使我们将这些特征带到现代玉米生产中，以提高营养可持续性。”

Favela说:“这项[研究]强调了利用大刍草等遗传变异来‘野生’我们现代农作物微生物群的潜力，从而建立一个更可持续和有效的农业系统。”如果我们能培育出像其祖先一样更善于吸收有益微生物的作物，我们就能减少对合成肥料的依赖，并减少破坏许多生态系统的营养污染。