工程植物微生物组——用细菌保护作物

一个隐藏的世界

长期以来，生物科学只关注“主要”生物体本身，无论是人体还是玉米秆。但随着知识的增加，生命世界的复杂性开始显现。

我们现在了解到，几乎所有复杂的生物体都与“微生物组”共生，“微生物组”是一个复杂且不断变化的微生物和真菌种群。微生物组现在被认为是人类健康的关键因素，尤其是肠道微生物组。

来源: 美国国立卫生研究院

同样，植物的健康与土壤微生物组甚至植物本身的微生物密切相关。

它们可以改善植物的营养、供水，也许更重要的是，有助于保护植物免受病虫害的侵害。

来源: 能源网

微生物组可以改变吗？

微生物组由数百甚至数千种微生物组成，非常复杂。这使得他们的研究成为一项艰巨的任务，并且确定“健康”微生物组的外观有时很复杂。

“改善”微生物组的一种有点粗略的方法是向其中添加额外的生物体。这是什么 益生菌治疗 为人类和动物做事。还有什么 固氮细菌或菌根附着在土壤中 正试图在农业领域复制。如果微生物组受到高度干扰，这可能会产生良好的结果，但如果微生物组已经建立，则可能几乎没有用处。

另一种方法是喂养微生物组，通过喂养“正确的”微生物来帮助其更加平衡。在人类健康方面，这就是给予益生元的方法。这可能会非常成功，因为它通过为微生物组提供适当的条件来使其自然平衡。

对于植物来说，这可能要困难得多，因为微生物组位于土壤中，甚至植物内部。

农业益生元

来自中国、澳大利亚和奥地利的研究人员之间的国际合作可能会找到解决方案。他们专注于水稻，这是数十亿人的重要食物来源，但这些成果可以扩展到其他主要作物。

他们发现植物生化产生的木质素可以调节有益细菌的数量。木质素是一种存在于植物细胞壁中的聚合物，在木材中含量丰富。

更具体地说，他们发现了负责木质素生物合成的特定基因。使该基因失活会减少有益细菌的数量。相反，该基因的表达高于正常水平会增加微生物组中有益细菌的比例。

（基因修饰改变了生产 4-羟基肉桂酸/4-HCA/对香豆酸，影响假单胞菌目细菌的数量)

来源: 自然

这为新型转基因作物开辟了道路。它不会像许多目前的商业转基因植物（例如改良稻米（或其他作物））那样产生毒素，而是会培育出更加健康和多样化的细菌微生物组。

加强疾病防护

微生物组组成的改善对作物健康有直接影响。转基因水稻品种对白叶枯病（米黄单胞菌）的抵抗力更强，白叶枯病是亚洲农作物损失的主要原因。

通常，控制其传播是通过杀虫剂来完成的。更健康的微生物组有助于减少此类农药的使用。与使用化学或产生毒素的转基因生物相比，可以更动态、更可持续地预防疾病。

非转基因选择？

也有可能采用非转基因方法。可以筛选水稻品种的 4-HCA 产量，然后测试其微生物组的健康状况。

这可以为新的育种方法开辟新的领域，以开发需要较少农药即可高产的水稻品种。

还需要将这一发现带到欧盟等限制转基因生物商业用途的国家和整个地区。

农业微生物库存

1.科迪华农业科学公司

科尔迪瓦公司 (CTVA -0.16％)

该领域最大的公司之一 生物刺激剂此类植物益生元是 Corteva Agriscience 的一个子类别。该公司是化学巨头陶氏杜邦公司的农业科学分公司，后来被分拆为独立公司。

资料来源：Corteva Agriscience

该公司积极参与带来 机器人、无人机和人工智能对农业的影响。它还提倡更加生态和可持续的农业实践，例如免耕、轮作、有针对性地使用农药、适应气候变化、限制水土流失、覆盖作物，甚至 费洛蒙 影响昆虫的行为等

来源: Corteva Agriscience

2. 拜耳

自收购农药和转基因作物领先企业孟山都以来，拜耳既是一家制药公司，也是农业领域的主要供应商。

说收购进展不顺利是轻描淡写的。由于癌症与其旗舰农药草甘膦（商业上称为农达）之间可能存在的联系，孟山都公司已成为数万起诉讼的目标。

这些诉讼带来的成本不断增加，以及随之而来的声誉损害，导致该公司的股价下跌。现在有了新的首席执行官， 拜耳可能很快就会分裂成 2 到 3 个不同的公司，将制药业务与农业科学业务分开。

来源: Fortune.com

尽管如此，拜耳作物科学部门在转基因生物领域处于世界领先地位，它可以利用这一专业知识来开发新品种的水稻和其他改善土壤微生物组的关键作物。事实证明，这既有利可图，又是修复公司受损形象的好方法。

拜耳农业部门也是农业初创企业的主要投资者和强大的创新者。

来源: 巴伐利亚

值得注意的， 拜耳与微软签署合作伙伴关系 将科技巨头的数据管理系统 Azur 与拜耳利用卫星、现场传感器、无人机、现场设备和土壤传感器数据的专业知识相结合，打造真正现代化的互联农场。

来源: 巴伐利亚

它还是植物种子品种和基因编辑领域的领导者，正在研发 500 多个新作物品种（到 250 年将有 2022 个新作物注册）。

来源: 巴伐利亚

农业微生物组公司

尚未公开上市的小型公司正在直接研究植物微生物组的主题。

拉维生物

该公司正在开发 6 种不同的产品，其中包括与 Corteva Agriscience 合作的一款产品。

来源: 拉维生物

其中一款产品已进入商业化阶段，以 亚洛斯™ 品牌.

Yalos 和 Lavie-Bio 技术主要专注于能够帮助提高作物生产力的专有细菌菌株。

显微内切术

这家墨西哥公司生产针对每种作物量身定制的生物肥料。

为此，他们收集并利用植物现有的微生物组。这包括植物内部存在的微生物。

来源：Microendo

靛蓝银

该公司的研究人员分析了比邻居表现更好的植物，寻找可以在整个田地中复制的微生物优势。然后这些天然微生物被组装在 商业配方 促进微生物组受损或枯竭的田地的发展。

来源: 靛青

IndigoAg 还活跃于以下领域： 农民碳信用证书.

农业生物

AgBiome 专注于杀死真菌的微生物，帮助保护农作物免受真菌病害。

为此，它开发了自己的完全测序的微生物菌株集合（ 创世平台  – 基因和菌株识别系统）。它可用于农业，也可用于所有其他可能的微生物组应用，例如工业用途以及动物和人类健康。

来源：AgBiome

透视生物

土壤微生物组的一个关键作用是承载固氮细菌，从空气中吸收氮，并将其转化为肥料。

然而，这些细菌通常只对豆科作物起作用。

来源: 透视生物

Pivot Bio 开发出了第一种用于谷类作物的固氮微生物。

它可以用有机和碳中性的解决方案取代由化石燃料生产的合成氮肥。

生物群落制造者

Biome Makers 创建了世界上最大的土壤微生物组数据库，其中包含来自 14 多个国家/地区 188 种作物的使用 NGS（下一代测序）的 50 万个分类参考资料。

它允许使用其 BeCrop® Test 技术来改善土壤健康、农业产量并降低成本（例如不必要的化肥使用）。

来源: 生物群落制造者