日本理研生物资源科学中心领导的一个合作项目的研究人员使用多组学方法分析了农业系统，并成功地数字化了农业领域中植物、微生物和土壤之间复杂的相互作用。利用这种新方法，他们得到了一个惊人的发现:有机氮在促进植物生长方面起着关键作用。这项发表在《美国科学院院刊》上的研究可能为更可持续的农业实践铺平道路。

 

1840年，德国科学家贾斯特斯·冯·李比希提出，植物需要输入矿物质——尤其是氮——才能正常生长。然后，在20世纪早期，哈伯-博世工艺的发展使得生产大量的氮基肥料成为可能，彻底改变了农业。然而，这是有代价的。肥料通常使用无机氮，这些氮通过土壤渗入水中，导致污染。

 

为此，正在探索各种方法，以促进植物生长而不使用有害肥料。其中一种方法被称为“土壤日晒”，即在土地上覆盖塑料布，杏耀平台以吸收太阳的热量。这提高了土壤的温度，并被认为有助于防止阻碍植物生长的杂草和寄生虫。然而，促进植物生长的机制尚不完全清楚。

 

找出为什么日晒,RIKEN-led团队建立了一个实验,他们使用了大量的“组学”方法——观察代谢物(各种代谢物的考试),ionome(看元素的分布)、微生物(微生物)的全面调查和现象学(植物表型的考试),检查一个实验性的农业领域。用于种植日本芥菜菠菜(Brassica rapa Var. perviridis)的田地被分成了使用日晒和未使用日晒的部分。这些区域被进一步划分为堆肥区或化肥区。

 

结果证实了之前的研究，表明在晒化区杂草较少，植株的嫩枝重量增加。无论是否生长在晒化区，植物本身在糖含量和叶片形状等特性上都是相似的，这使得研究者推测这种差异与土壤中的营养有关。令人惊讶的是，当研究人员对土壤中的化合物和元素进行分析时，他们发现，在已溶解的土壤和未溶解的土壤中无机氮的浓度没有差别。多组学利用农业领域的数字化信息进行的网络分析，使他们怀疑有机氮的来源，如氨基酸，在某种程度上推动了增长。他们还发现了生长在植物根上的细菌的差异，即根际圈， 杏耀总代理q3451-8577谈天 ，它对植物利用氮很重要。

 

虽然他们能够确定有机氮的重要性，杏耀但仍不清楚它以何种形式发生。为了进一步测试，他们将种子种在无菌环境中，并认为生长仍能维持，这意味着植物直接吸收了有机氮。他们还发现，某些形式的有机氮，即胆碱和丙氨酸，即使在浓度很低的情况下也能促进生长，这意味着它们也能作为生物活性化合物促进生长。

 

该研究的通讯作者Yasunori Ichihashi说:“利用多组学实现农业生态系统数字化是提取关键信息以提高作物产量的一个非常强大的工具。我们的发现表明，与长期以来认为矿物质营养对植物生长最重要的观点相反，有机氮也可以促进植物营养。这可能为未来作物生产中减少化肥使用铺平道路，帮助实现重要的可持续发展目标之一。”