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观察到在火星风化层中接种苜蓿中华根瘤菌(左)的三叶草(草木樨属)和未接种的三叶草的生长差异。出处:哈里斯等人，2021年，PLOS ONE, CC-BY 4.0 (/licenses/by/4.0/)

在火星样的土壤中生长的三叶草在接种了共生固氮细菌后比未接种时生长得更快。美国科罗拉多州立大学的富兰克林·哈里斯及其同事于2021年9月29日在开放获取的《公共科学图书馆·综合》杂志上发表了这些发现。

随着地球人口的增长，研究人员正在研究在火星土壤或“风化层”上耕作的可能性。然而，风化层缺乏一些植物必需的营养物质，包括植物生存所需的某些含氮分子。因此，火星上的农业将需要策略来增加风化层中这些含氮化合物的数量。

哈里斯和他的同事们假设，在使火星土壤更肥沃方面，细菌可以起到经济有效的作用。在地球上，土壤中的细菌帮助将大气中的氮转化或“固定”为植物所需的分子。其中一些微生物与植物有共生关系，它们将氮固定在植物根部的根瘤中。

为了探索共生固氮细菌在太空农业中的可能作用，研究人员在与火星相似的人造风化层中培育了三叶草。他们用中国根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)接种了一些植物，这种微生物在地球上的三叶草根瘤中很常见。以前的研究表明，三叶草可以在风化土中生长，但尚未探索接种固氮剂。

研究人员发现，与未接种的三叶草相比，接种的三叶草的根和茎生长增加了75%。然而，与未接种植物周围的风化层相比，接种植物周围的风化层没有显示出nh4升高的迹象，nh4是植物必需的含氮分子。

这些发现表明，这种共生微生物促进了三叶草的生长，但并没有导致氮化合物的过量产生，而附近生长的其他植物可以利用这种氮化合物。研究人员还在盆栽土壤中种植了一些三叶草，并注意到在风化土和土壤中生长的植物在共生关系上的某些差异。

这些发现表明，植物和固氮细菌之间的共生关系可能有助于火星上的农业。未来的研究可以继续探索这种与其他作物的关系，并解决风化层中的植物毒性问题。

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