在谷物和其他非豆类作物中建立共生固氮：绿色氮革命

Haber-Bosch工艺使我们能够生产合成氮肥，从而提高作物产量，并使世界人口激增。然而，这样做付出了高昂的环境代价。今天发表在《农业和食品安全》杂志上的一篇评论文章描述了一项研究计划，该计划旨在将豆科植物中发现的天然固氮细菌，放入玉米、小麦和水稻等作物中。

为了获得足够的作物产量，农业目前依赖于使用昂贵、环境污染和不可持续的合成氮肥。它们是通过在高温高压下使用哈伯-博世工艺将氮和氢结合生产氨而工业化生产的。

但这一点即将改变；绿色革命之父诺曼·博洛格（Norman Borlaug）关于自然固氮玉米、小麦和水稻类似豆类共生固氮的梦想正在成为现实。

在最近发表在《农业与食品安全》杂志上的一篇评论文章中，泰德·科金（诺丁汉大学）和大卫·登特（非固氮技术）描述了一个由泰德·科金发起的从细胞组织培养和根瘤菌开始的研究项目是如何导致一种独特的天然固氮菌-重氮葡萄酸杆菌。

在对这一细菌与植物相互作用研究项目文献的广泛调查中，作者描述了利用纤维素酶酶解植物细胞壁纤维素产生的原生质体的重要性。

这些研究证明了在田间试验中寻找既固氮又产纤维素酶的细菌的重要性；这是为了试图在谷类作物和其他非豆科作物中模拟与豆科作物中根瘤菌等细菌共生固氮吸收相似的相互作用。

从甘蔗汁中分离出的固氮菌已被植入作物根和叶的细胞中。他们的种子接种技术为农民提供了一种替代哈伯-博世法生产的固定氮的方法，这种方法成本相对较低、环境友好且可持续。

使用合成氮肥的环境成本不再被认为是可持续的。在英国，农业氮肥目前占一氧化二氮排放量的66%，而在欧洲，有5%的人口暴露在硝酸盐含量不安全的饮用水中。解决这些污染问题和氮肥使用造成的损害目前代价高昂，进一步加剧了它们的不可持续性

在我们的综述中描述了玉米和小麦的独立田间试验，这些试验表明，使用这种种子接种技术，在不损失产量的情况下，合成氮肥的使用可减少60%。令人鼓舞的是，为了全球粮食安全，这些田间试验还表明，除了减少氮肥的益处外，作物产量也有所增加。