当科学家们寻求使农作物更能抵抗疾病和气候变化的影响时，他们正在转向一个看似不太可能的“冠军”：真菌。
具体来说，他们正在研究内生菌，这是一种生活在植物组织内部且对其宿主没有明显负面影响的真菌（或细菌）。然而，内生菌确实为植物提供了重要的保护，这就是为什么研究人员正专注于如何将这些生物体商业化，以提高粮食安全。
都柏林圣三一学院的植物学家布莱恩·墨菲表示，尽管内生菌生活在组织内部，并且在植物界无处不在，但直到最近，科学家们才真正了解它们的存在。
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墨菲目前正在研究如何利用真菌内生菌来保护大麦免受致病真菌的侵害，并且最近在《生物控制》杂志上发表了一些有希望的结果。
在这项研究中，墨菲和他的合作者种植了未经杀菌剂处理的大麦种子，以观察10种真菌内生菌在预防或减缓疾病发生方面的效果。这些种子在各种培养基中培养，内生菌则以混合或单独的方式施用。
他们发现，施用从都柏林生长的野生大麦中分离出的特定类型的真菌内生菌，可以抑制大麦种子传播的感染发展，而无需激活植物自身的防御系统。根据这项研究，未经过真菌处理的种子会感染一些最具破坏性的大麦病原体。
抑制病原体生长能力最强的内生菌类型也能够减缓“全蚀病”的生长，这是一种也会影响小麦和燕麦的根部疾病。这可能意味着内生菌有能力作为更通用的“生物防治剂”，但研究人员在没有进一步研究的情况下无法确定这一点。
田间试验和“兼容性库”
这项研究引起了欧洲农业企业的兴趣，墨菲的实验室正在与一家大型公司非正式地合作，使其内生菌可供大麦种植者商业化使用。下一步是将研究从实验室带到田间试验，这可能需要大约三年时间才能完成。
如果内生菌作为一种抗病剂的用途被证明是可行的，它可能在全球范围内具有广泛的适用性，因为大麦是世界第四大种植的谷物。
墨菲说：“我们不知道这些生物体在田间环境中会如何表现。我们希望一种或可能几种内生菌的混合物能够帮助植物，但我们无法预测结果。”
墨菲说：“另一个大问题是成本。”如果扩大生产比生产杀菌剂更昂贵，那么商业化不太可能。但是，如果发展顺利，内生菌的使用可以降低长期成本。
墨菲说：“由于我们正在用内生菌单独涂覆每颗种子，我们可能能够在土壤中拥有自我维持的（真菌）种群。”
在测试的10种真菌内生菌中，表现最好的两种来自生长在沙质、淤泥质土壤中，盐度相对较高且湿度较低的野生大麦。在实验室中，在沙质和淤泥质土壤培养物中生长的内生菌比在人工培养基中培养的内生菌表现明显更好。
研究表明，土壤条件在内生菌抑制感染的能力中起着重要作用。这也意味着内生菌在特定条件下最有效，这对将其商业化使用具有重要意义。在印度大麦上效果良好的真菌不一定能帮助在爱尔兰种植的大麦，反之亦然。
为了克服这一限制，墨菲希望有一天能够开发一个“兼容性库”，以帮助生产者将正确的内生菌与其特定的生长条件和作物品种相匹配。
内生菌不仅对抵抗致病真菌有用，它们还可以帮助植物在各种环境压力下生存。在另一项实验中，墨菲将植物暴露在干旱、营养和病原体压力下，以观察内生菌是否可以帮助植物在多种不利条件下生存。
他说：“我们发现了惊人的好处。我们同时用这些压力来攻击这些植物，并且确实让它们遭受了痛苦。经过内生菌处理的植物的存活率是没有经过处理的植物的六倍。这简直是生与死的区别。”
真菌帮助植物减少用水
在墨菲看来，真菌将成为“绿色革命”的关键参与者，这场革命将使全球农业摆脱对化学杀菌剂和化肥的严重依赖。
这种转变的开端可能已经开始。在大西洋彼岸，西雅图的研究人员正在推进内生菌的商业化，以使农作物更能抵抗预计会随着气候变化而变得更加常见的非生物胁迫。
非营利性研究公司Symbiogenics的创始人兼首席执行官拉斯蒂·罗德里格斯正在领导关于如何利用真菌内生菌帮助农作物更好地承受干旱、高温和高土壤盐度的研究。
他说：“我们发现它们可以显著提高这些植物的耐受性。内生菌使它们更有效率。”
更高效的植物需要更少的水和养分才能茁壮成长，从而减少了对化肥的需求，并减少了农田中释放的一氧化二氮排放量。
与墨菲的研究中，内生菌的抗真菌病能力与植物生长的培养基类型有关不同，罗德里格斯表示，他研究中使用的真菌没有此类限制。但是，内生菌确实需要针对特定的作物。
他说：“我们已经在许多不同的州，在不同的气候和土壤条件下进行了田间测试，而且令人惊讶的是，似乎无关紧要。”
到目前为止，研究人员已经在包括大麦、小麦、玉米和大豆以及高粱、苜蓿和许多蔬菜在内的各种作物上测试了真菌。
罗德里格斯表示，经过大约一个世纪在农业中大量使用化学物质后，研究人员的重点正在转移。
罗德里格斯说：“在未来几年里，农业的投入将会急剧减少。”
像墨菲的那些使用真菌代替化学物质来控制植物病害的研究也获得了更多的商业支持。
至于他自己的研究，罗德里格斯预计，使用内生菌的产品线，名为 Bioensure，将在今年晚些时候上市。
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