盡管生長(cháng)在嚴酷環(huán)境中，柔枝松可能受益于其針葉內的固氮細菌。
在熱帶雨林之外生長(cháng)最快的樹(shù)木是白楊。這種樹(shù)高而細長(cháng)，在不到10年的時(shí)間里就可以長(cháng)到30米高，即便是生長(cháng)在它們似乎并不適宜的環(huán)境里，如焚燒的土地以及多沙的河岸。
Sharon Doty說(shuō)，這樣的生長(cháng)速度得益于其葉片和其他組織中的微生物。當白楊的葉子細胞忙著(zhù)把日光轉化為能量時(shí)，葉子細胞中的細菌會(huì )把空氣中的氮轉化成一種維持樹(shù)木快速生長(cháng)所需要的氮。
這是個(gè)有些激進(jìn)的觀(guān)點(diǎn)，因為固氮作用普遍認為主要發(fā)生在豆科植物與其他少數植物根部含有大量細菌的根瘤上�！拔覀兺耆窃谔魬鸾虠l主義�！泵绹A盛頓大學(xué)微生物學(xué)家Doty說(shuō)。
在5月初的第五屆約塞米蒂?lài)夜珗@（位于加州中部）共生研討會(huì )上，Doty對她的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行了佐證。她報道了白楊從某種微生物中獲取氮的首個(gè)直接例證，她的觀(guān)點(diǎn)得到了加州大學(xué)環(huán)境微生物學(xué)家Carolin Frank的支持，Frank研究的是不同種類(lèi)的樹(shù)木在貧瘠土地上如何生存，她在報告中表示，固氮作用還可能出現在柔枝松的針葉中，這種松樹(shù)主要生長(cháng)在美國西部多石、海拔較高的坡地上。
Frank和Doty推測，具有固氮作用的葉子細菌可能十分廣泛，如果把它們轉移到農作物上，可能有助于提高貧瘠土壤的作物產(chǎn)量。Doty發(fā)現，一些莊稼在接種過(guò)這種微生物后生長(cháng)得更好。她在約塞米蒂年會(huì )上舉了一個(gè)例子：大米。盡管其他植物學(xué)家不太相信這種觀(guān)點(diǎn)，但是同樣對此表現出強烈興趣�！叭绻罅浚�(shù)木）物種中都有一種尚未識別的氮固定生物，那會(huì )是個(gè)大發(fā)現�！奔又荽髮W(xué)戴維斯分校植物和微生物學(xué)家Douglas Cook說(shuō)。
從上世紀90年代起，固氮作用僅在富含微生物的植物根瘤上存在的觀(guān)點(diǎn)受到了挑戰，彼時(shí)研究人員在沒(méi)有根瘤的甘蔗中發(fā)現了固氮作用。自那時(shí)起，研究人員不時(shí)有成果指出，植物組織內生長(cháng)著(zhù)一種叫作內生真菌的細菌，可以為宿主提供生長(cháng)所需的氮。但是Cook認為：“尚未作過(guò)恰當的研究，因此這樣的觀(guān)點(diǎn)并非舉足輕重�！�
他和一些研究人員主張，這一過(guò)程中非常關(guān)鍵的固氮酶刺激反應過(guò)于敏感，不能讓氧氣在葉子內工作。而且即便有微生物在轉化空氣中的氮，“也并不能意味著(zhù)，它們在為宿主提供益處”。斯坦福大學(xué)研究氮儲存的專(zhuān)家Sharon Long說(shuō)。
Doty試圖回答所有的反對意見(jiàn)。她在約15年前就開(kāi)始懷疑固氮作用可能存在于根瘤之外，當時(shí)她發(fā)現白楊細胞培養皿中充滿(mǎn)了和已知固氮微生物株相關(guān)的細菌，她把細菌放在沒(méi)有氮氣的媒介中，然而一些微生物卻存活下來(lái)，它們很明顯從空氣中獲得了氮。
此后，她記錄了數十種來(lái)自白楊的菌株促進(jìn)白楊之外的其他植物生長(cháng)的例證，包括黑麥、草坪草、玉米、楊木、番茄以及此次的大米等。她的溫室氣體研究表明，在一種含有白楊內生菌的發(fā)酵液中浸泡了4小時(shí)的稻秧，最終整個(gè)植物體遍及這種微生物，而且比沒(méi)有浸泡過(guò)該發(fā)酵液的稻秧長(cháng)得更高、產(chǎn)量更多，而且會(huì )產(chǎn)生更多分蘗。
如果Doty是正確的，一個(gè)劑量的這種生物菌可能確實(shí)會(huì )對農民有益�！暗莻�(gè)巨大的約束因子，對非洲農業(yè)尤其如此�！敝参锷飳W(xué)家、西雅圖比爾及梅琳達·蓋茨基金會(huì )的一名項目官員Katherine Kahn說(shuō)。目前確實(shí)存在補償措施有限的問(wèn)題：花費不僅昂貴，而且會(huì )污染環(huán)境，向土壤中加入固氮細菌也不能很好見(jiàn)效，而且給農作物植入需要形成根瘤的基因或是讓它們自身進(jìn)行固氮都是非常遙遠的夢(mèng)想。
一些研究人員懷疑，Doty分離出的一些葉子寄生細菌會(huì )產(chǎn)生促進(jìn)生長(cháng)的植物荷爾蒙。但因為Doty是在缺乏氮的人工土壤中進(jìn)行的實(shí)驗，她認為，由這種細菌提供的氮一定在促進(jìn)植物生長(cháng)。在會(huì )議上，Doty原來(lái)的技術(shù)員Andrew Sher則說(shuō)明了自己認為最強有力的證據。Sher把來(lái)自野生白楊的切片放入燒杯中，并讓它們接觸比空氣中氮濃度更高的氮。隨后，植物體內呈現出同樣的同位素，這表明細菌已經(jīng)捕獲到氮并把它轉化為可用的營(yíng)養，Doty說(shuō)。
盡管如此，一些研究人員仍對這一觀(guān)點(diǎn)持謹慎態(tài)度�！艾F在科學(xué)家的看法正在逐漸發(fā)生改變，不是從懷疑變?yōu)樾湃�，而是從懷疑變�(yōu)橹斏鞯奶釂?wèn)�！碧锛{西州橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室植物遺傳學(xué)家Gerald Tuska說(shuō)。Tuskan和同事已經(jīng)從白楊中分離出約3000個(gè)微生物，其中許多配有固氮酶。其中一些微生物被生物膜隔離在氧限制隔間中，在那里固氮酶甚至在葉子富養環(huán)境中也能發(fā)揮作用。
樹(shù)木固氮作用的觀(guān)點(diǎn)在一步步逐漸確立，Frank說(shuō)：“我覺(jué)得我們在逐漸改變人們的觀(guān)點(diǎn)，也包括我們自己的觀(guān)點(diǎn)�！�
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