伊利諾伊州烏爾巴納-與大多數(shù)植物一樣，大豆與土壤真菌以共生菌根關(guān)系配對(duì)。這種真菌可以交換一些糖，而它是根系的延伸，可以吸收比植物本身更多的磷，氮，微量營(yíng)養(yǎng)素和水。

菌根真菌在土壤中自然存在，且市售的土壤接種劑，但是從伊利諾伊大學(xué)的新研究表明，并非所有的大豆基因型同一種方式響應(yīng)其菌根關(guān)系。

“在我們的研究中，通過(guò)一個(gè)菌根物種定殖基因型間顯著差異和11？70%，”米歇爾羅斯基，在作物科學(xué)在伊利諾伊系博士后研究員和共同作者在一項(xiàng)新的研究說(shuō)，理論與應(yīng)用遺傳學(xué)。

為了達(dá)到這一發(fā)現(xiàn)，Pawlowski在裝有常見(jiàn)菌根真菌孢子的盆中種植了350種不同基因型的大豆。六周后，她在顯微鏡下觀察了根部，以評(píng)估定植水平。

“這是一場(chǎng)賭博，因?yàn)槲覀儗?duì)大豆與菌根的關(guān)系了解不多，也不知道大豆基因型之間定植的差異是否會(huì)發(fā)生。因此，當(dāng)我們篩選大豆基因型并發(fā)現(xiàn)差異時(shí)，很大的幫助?！?Pawlowski說(shuō)。“這意味著也有可能發(fā)現(xiàn)遺傳差異。”

根殖民化的過(guò)程開始前，真菌孢子，即使在土壤中發(fā)芽。根系散發(fā)出化學(xué)物質(zhì)，觸發(fā)孢子發(fā)芽并向根生長(zhǎng)。真菌接觸后，植物中就會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的反應(yīng)，從而阻止了對(duì)入侵病原體的常規(guī)防御性攻擊。取而代之的是，這種植物允許真菌進(jìn)入根部并在其根部建立商店，在那里它會(huì)產(chǎn)生稱為樹叢的微小樹狀結(jié)構(gòu)。這些是真菌和植物交換糖和營(yíng)養(yǎng)素的地方。

研究表明，大豆根部定植率具有遺傳成分。為了找到它，Pawlowski比較了350個(gè)基因型的基因組，并在與大豆定殖水平不同相關(guān)的六個(gè)基因組區(qū)域中進(jìn)行了研究。

她說(shuō)：“我們能夠利用有關(guān)大豆基因組和基因表達(dá)的所有信息，在這六個(gè)區(qū)域內(nèi)尋找可能的致病基因?！?/p>

根據(jù)這項(xiàng)研究，這些基因控制著化學(xué)信號(hào)和將真菌稱為根的途徑，使植物能夠?qū)⒕婢R(shí)別為“好人”，有助于建立叢枝等等。“在殖民化過(guò)程的幾乎每個(gè)步驟中，我們都在這些區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了相關(guān)基因，”帕沃夫斯基說(shuō)。

知道哪些基因控制根定居可以使育種者開發(fā)出對(duì)菌根真菌具有更高親和力的大豆品種，這可能意味著提高的養(yǎng)分吸收，耐旱性和抗病性。

作物科學(xué)部植物病理學(xué)家，USDA-ARS的作物病理學(xué)家Glen Hartman說(shuō)：“這種提高大豆產(chǎn)量的環(huán)保方法還可以幫助減少肥料和農(nóng)藥的過(guò)度使用，并促進(jìn)更全面的作物生產(chǎn)系統(tǒng)。”