科技日報華府8月7日電(記者劉海英)玉米是全球最主要的農作物之一,而種植玉米會消耗大量氮肥。有沒有不依賴氮肥也能高產的玉米品種呢?7日發表在《公共科學圖書館·生物學》期刊上的一篇研究論文給出了肯定答案。該文介紹的一個玉米品種,能够和細菌構建和諧關係,從空氣中獲取植株生長所必須的氮。研究人員表示,如果傳統玉米品種也能獲得這種固氮能力,將有力推動玉米種植業的發展。
該玉米品種是由現美國瑪氏公司農業部門總監霍華德-雅娜·夏皮羅於上世紀80年代在墨西哥瓦哈卡州塞拉米實——一個氮貧乏地區發現的。近些年隨著宏基因組學的興起,瑪氏公司開始聯合加州大學大衛斯分校研究人員,與當地玉米種植者合作,對該品種玉米進行深入研究。
這種玉米的氣生根很發達,能分泌一種富含碳水化合物的黏液。研究人員對黏液中的菌群進行分析後發現,其能够將空氣中的氮轉化成植株可以利用的形式。他們在塞拉米什地區進行的田間試驗表明,該種玉米所需氮素營養的29%至82%是依靠黏液菌群的這種固氮能力獲得的。
一直以來,人們普遍認為只有豆科作物才具有固氮能力,能將空氣中的游離氮轉化為化合態氮。例如大豆,會依靠與其共生的根瘤菌將空氣中的氮轉化為植株可吸收的醯胺類化合物或脲類化合物。而此次塞拉米實玉米的發現,則改變了人們的這一看法。
研究人員指出,氮是植物必需的營養物質,對許多非豆科作物來說,氮肥是它們獲取氮的最主要途徑,而氮肥的生產不僅要耗費大量能源,還會產生溫室氣體。玉米種植需要消耗大量氮肥,開發出具有固氮能力的玉米是育種專家幾十年來的重要目標,塞拉米實玉米的發現給他們帶來了希望。研究人員表示,若傳統玉米品種也具有如塞拉米實玉米一樣的固氮能力,將有望大幅减少玉米種植對氮肥的需求,並新增土壤貧瘠地區的玉米產量。
總編輯圈點
長期以來,科學家都在試圖讓農田中糧食作物能像豆科植物一樣有固氮能力,以减少對化肥的依賴。這是一條從上世紀70年代就開始的固氮之路,而今終於實現玉米品種從空氣中獲取所必須的氮,這種生物固氮,不但有可能大幅提高玉米產量,還在自然界的氮迴圈中有著十分重要的意義。