玉米也能具有如大豆一样的固氮能力

发布时间:18年08月07日 信息来源:科技局(知识产权局)、科协 编辑:科技日报
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作者:刘海英

科技日报华盛顿8月7日电(记者 刘海英)玉米是全球最主要的农作物之一,而种植玉米会消耗大量氮肥。有没有不依赖氮肥也能高产的玉米品种呢?7日发表在《公共科学图书馆·生物学》 期刊上的一篇研究论文给出了肯定答案。该文介绍的一个玉米品种,能够和细菌构建和谐关系,从空气中获取植株生长所必须的氮。研究人员表示,如果传统玉米品种也能获得这种固氮能力,将有力推动玉米种植业的发展。

该玉米品种是由现美国玛氏公司农业部门总监霍华德-雅娜·夏皮罗于上世纪八十年代在墨西哥瓦哈卡州塞拉米实——一个氮贫乏地区发现的。近些年随着宏基因组学的兴起,玛氏公司开始联合加州大学戴维斯分校研究人员,与当地玉米种植者合作,对该品种玉米进行深入研究。

这种玉米的气生根很发达,能分泌一种富含碳水化合物的粘液。研究人员对粘液中的菌群进行分析后发现,其能够将空气中的氮转化成植株可以利用的形式。他们在塞拉米什地区进行的田间试验表明,该种玉米所需氮素营养的29%至82%是依靠粘液菌群的这种固氮能力获得的。

一直以来,人们普遍认为只有豆科作物才具有固氮能力,能将空气中的游离氮转化为化合态氮。例如大豆,会依靠与其共生的根瘤菌将空气中的氮转化为植株可吸收的酰胺类化合物或脲类化合物。而此次塞拉米实玉米的发现,则改变了人们的这一看法。

研究人员指出,氮是植物必需的营养物质,对许多非豆科作物来说,氮肥是它们获取氮的最主要途径,而氮肥的生产不仅要耗费大量能源,还会产生温室气体。玉米种植需要消耗大量氮肥,开发出具有固氮能力的玉米是育种专家几十年来的重要目标,塞拉米实玉米的发现给他们带来了希望。研究人员表示,若传统玉米品种也具有如塞拉米实玉米一样的固氮能力,将有望大幅减少玉米种植对氮肥的需求,并增加土壤贫瘠地区的玉米产量。