2018年我们使用估计11亿7百万吨氮化肥肥料的主要来源是哈伯工化反应 高压高温下发生 需要消耗天然气78%的空气为分子氮,这似乎是一种可怕的资源误用问题在于植物无法直接从大气中使用氮,而是以硝酸盐或氨的形式从土壤中提取氮

全局氮循环照片由M Maraviglia提供氮素可被植物吸收成氨、尿素和硝酸盐植物开发出智能方法 获取需要的氮最戏剧化适应之一是食肉植物使用:吸引并食用昆虫,从而获取关键养分然而,大多数植物依赖固氮细菌将分子氮转换为生物可用化学化合物自由生存细菌能完成任务的同时 多植物-主要是豆类-形成一种共生关系 与这些细菌根部

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微信社区植物根

上头稀疏层即直接关联植物根分化的土壤面积,是一个独特多样的生态系统微生物组成的重要性深重,因为生活在那里的细菌和真菌既可以是重要的共生物,也可以是危险的寄生虫。有真菌参加互利协会(见mycorrhiza植物病原体使用根入点.微博社区协调他们的酶活动,使用法定人数感知并互相信号时 最优表达和分解蛋白酶固氮极需能源,微生物需要优化资源投入。植物对根部微生物活动有一些控制显示此控件方式根结核专用器官修复大气氮植物使用化学信号-植物是自然最高效和最有创意的化学家-以吸引和调节固氮器的活动

结核生长根部Medicago ItalicaNinjatacshell/CC BY-SA3.0原理控制法简单化:植物释放复合物,细菌感知并按此刺激修改行为从合成生物学家的角度观察这一点,一个显而易见的问题引人思考:我们能否为其他函数调整并工程化此进程

植物控制根主机转基因

牛津大学和剑桥大学研究队最近报告学习题目论题科学家展示优雅系统,植物控制菌根内异基因表达式合成一种Rhizopine并设计简单合成生物电路:分子的存在激活荧光蛋白表达式生物传感器表现为固氮菌精密构件下一步研究 事物开始趣味科学家转生物合成路径美第奇哥植物通常不生产植物成功隐藏rhizopine根部和生物检测细菌中的活性荧光大麦法同样有效,大麦作物没有根结核,与豆类大相径庭。

未来

Barney Geddes及其合作者的工作开新领域研究,并有巨大的应用潜力系统允许植物和微生物建立新互换关系植物 — — 通过遗传工程 — — 能够获取吸引和控制自然或转基因微生物的能力并带新的root微博组成 产生新植物能力但我们应该谨慎日光开关工程是一回事,但控制复杂代谢路径或改变微生物组成则比较复杂和富有挑战性。减缓气候更改给予作物固氮化控制会大大减少肥料使用和相关(金融环境)成本。欢乐生物Ginkgo和Bayer合营正在探索如何工程微生物可与植物交互 并能否成为活肥料支流生物另一公司活跃于此空间上年收到7千万美元种子基金,它们的目标是减少农民对肥料的依赖转基因生物方法不包含转基因生物,这使得产品调控和分布更加直截了当。 另一种应用可以是生物控制根病原体,即植物感知对手的存在并信号邻近植物激活自然防御或促进与所述病原体直接竞争的物种生长它可以减少作物损耗和使用反fungal代理植物用相似策略防寄生植物或昆虫.根微生物类植物相似内脏微生物以多种方式为人类服务生物间接口 养分消化 和不同物种竞争协调并可能直接关联新陈代谢 和某些疾病状态工程生物学渐渐容易理解复杂生物系统后,我们将看到更多创新方法探索微生物群落并有益使用微生物群落