真菌如何帮助植物应对全球气候变化？

如何保护农作物免受全球变暖的影响？微生物学家已经找到在最恶劣的气候条件下植物茁壮成长的的秘密。

当我们想象气候变化将如何影响我们的世界时，许多人想象的是冰川融化、街道积水、酷热难耐、湖泊和水库干涸以及植物干枯，可能不会想到的是空荡荡的冰箱和餐桌。但随着气温升高，飓风和洪水等极端天气事件越来越常见，预计全球农作物产量将减少。据估计到2050年，全球饥饿和营养不良的风险可能会增加20%之多，而发展中国家更容易受到影响。在人类争先恐后地寻找适应方法的同时，科学家们也在寻找保护未来食物的方法。西雅图的微生物学家罗德里格斯认为，一个可能的解决方案是利用真菌和植物之间古老的合作关系。

一位微生物学家应对气候变化的威胁。20世纪90年代，罗德里格斯在西雅图的美国鱼类和野生动物管理局担任科学家时，他意识到真菌可能会在气候变暖的环境中发挥重要作用。科学界越来越意识到气候变化的广泛影响，罗德里格斯担心在更热的条件下植物物种可能灭绝，气候变化将吃掉我们的午餐，可悲的是我们还没有缓解战略。

为了寻找能在48 ℃以上生长的植物。有些植物能够在高温、恶劣的条件下生长。为了探索它们是如何做到的，罗德里格斯和遗传学家雷吉娜-雷德曼去了美国西部的黄石国家公园，那里的土壤温度可以达到65 ℃。你可以在这些地区慢烤一只火鸡！但一些植物在这些高温土壤中生长旺盛，其中包括一种热带杂草。罗德里格斯和研究人员从公园里采集了大约200种不同的草样本，并在显微镜下对它们进行观察，他们发现了一件值得注意的事情：所有的植物样本都寄生了同一种真菌。

真菌非常小，它们适合在植物细胞之间生长。人们发现Curvularia Protuberata生长在植物细胞之间。在实验室里，雷德曼和罗德里格斯种植了两组植物：接种和未接种真菌。为了模拟黄石公园的高温胁迫，他们将两组植物都暴露在白天温度65 ℃和夜间温度36 ℃之间波动的土壤中，无真菌的植物在一天后死亡，而10天后，受真菌侵染的植物仍在茁壮成长。

植物与真菌的共生关系使两者能够在困难中茁壮成长。在实验结果的启发下，两位科学家开始研究其他耐寒植物：华盛顿沿海盐碱地沙丘中的草、犹他州高山沙漠中的灌木、哥斯达黎加火山土壤中的植物，甚至是珠穆朗玛峰上的苔藓。他们发现每个植物细胞都由一种特定的真菌主导，这表明真菌正在帮助其宿主抵消特定胁迫因素的存在，这些胁迫因素包括盐度、热量、干旱或寒冷。这些植物并不比一般的花园植物更适应这些压力，但它们通过与生活在它们内部的真菌形成共生关系来适应。

某些真菌似乎可以防止受胁迫植物进入恐慌模式。当植物接受的水分或热量比通常需要的少时，它的新陈代谢就会失控，并消耗更多的能量来生存。大多数处于胁迫下的植物也会产生更多的氧化性物质，高剂量的氧化性物质对它们来说是致命的。科学家们仍在试图了解抗胁迫背后的确切机制，但他们认为，某些真菌能帮助植物更冷静地处理胁迫源。有了它们，新陈代谢虽然会减慢，但会以更协调的方式进行，而且它们的氧化性物质的产量也不会激增。其结果是在极端条件下仍能稳定生长。

研究人员意识到赋予超能力的真菌的潜在用途：农作物。他们向不同的农业植物喷洒真菌，并将它们置于实验室的胁迫条件下，发现它们仍然在生长。一些真菌能跟植物形成共生关系。基于实验结果，他们成立了一家公司--Adaptive SymbioticTechnologies公司，以及非营利组织Symbiogenics，为发展中国家开发农产品。他们创造了一种混合菌液，其中含有3到6种真菌（取决于农作物），在种植前喷洒在种子上。随着植物的生长，真菌在植物细胞之间生长。就像一种真菌能让莎草在沙漠中存活，而另一种真菌能让热带杂草在超高温的土壤中生长一样，这种混合菌液依靠真菌的组合来发挥针对一系列胁迫的抵抗力。因为真菌不会生长在会被收割和食用的植物组织，所以人类最终不会吃它。然而，该公司将共生植物喂给老鼠，真菌似乎可以安全地通过它们的消化系统。真菌菌株一旦扩散到土壤中就会死亡从而避免了污染。这些真菌不是经过基因改造，而是有选择地培育出某些品质（例如，不在植物的 "果实 "部分生长）。

在印度的一个试验案例中，这种喷雾菌剂有希望使作物产量增加。科学家最近与印度拉贾斯坦邦一个村庄的种植者合作。在那里，农民从炎热干燥的土壤中收获珍珠小米和绿豆。2016年春天，96名农民播种了1300公斤种子。当年秋天，喷洒和未喷洒菌液的珍珠小米的平均产量差异为29%；绿豆的平均产量差异为59%。在美国，产量的显著增加被认为是2%。而这些产量增加发生在不需要任何额外的土地、肥料、劳动力或水的情况下。雷德曼和罗德里格斯刚刚从印度第二次考察回来，他们已经为300多名农民处理了6000公斤的种子。目前正在美国、阿根廷、巴西、秘鲁、乌拉圭、澳大利亚和毛里求斯对包括玉米、大豆、小麦、水稻、棉花、豆类、豌豆、扁豆和高粱在内的作物进行测试。这些试验不仅将评估该混合菌液在各种气候条件下对各种作物的功效，还将产生在这些国家获得监管批准所需的数据。

气候变化恐怕会对农民的生活产生连带影响---投入更多的资金获得较低的产量和较低的利润。以拉贾斯坦邦的农民为例，收成减少意味着他们要花更多的钱购买种子来种植。罗德里格斯希望共生产品能够在积极的方向上产生连带效应：农民应该有更多的农作物可以出售，因此需要购买的种子会减少，有更多的钱用于其他事情。在投入多年的研究和探索植物与真菌的关系后，罗德里格斯想强调一个更大的启示，这个启示可以适用于我们如何应对其他严重的挑战。正如他所说："通过合作，我们可以取得真正深刻的成就。"

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