玉米一开始并不是今天的主要作物。不， ，在几千年的大部分时间里，玉米一直在被驯化和改良，在环境和小农所能提供的范围内，玉米生长得很谦卑。

 

由于需要肥料，早期玉米通过从根部渗出诱人的含糖混合物，与固氮土壤微生物交朋友。这种鸡尾酒的遗传配方是从父母传给后代的，以确保有合适的微生物出来发挥作用。

 

但绿色革命改变了一切。育种工具得到了极大的改进，产生了世界上前所未有的生长速度更快、产量更高的杂交品种。合成肥料的使用成为了一种惯例。

 

根据伊利诺伊大学的一项新研究，此时玉米就把它的微生物朋友甩在身后了。它再也没有回头。

 

“增加地上性状的选择，在土壤环境中，我们消除了对微生物功能的所有依赖，降解了微生物可持续性性状。换句话说，在半个世纪的时间里，玉米育种以一种不可持续的方式改变了它的微生物群，”伊利诺伊大学自然资源与环境科学系教授安吉拉·肯特(Angela Kent)说，她也是《国际微生物生态学会杂志》(International Society of Microbial Ecology Journal)一项新研究的合著者。

 

肯特和论文的共同作者阿隆索·菲维拉(Alonso Favela)和马丁·博恩(Martin Bohn)发现，与早期的玉米品种相比，现代玉米品种吸收的“好”微生物更少——这些微生物能够固定土壤中的氮并让作物吸收。相反，在过去几十年的作物改良过程中，玉米越来越多地滋生“有害”微生物。它们可以帮助合成氮肥和其他氮源从土壤中逸出，或作为强效温室气体，或以水溶性形式最终进入墨西哥湾，造成缺氧的“死亡区”。

 

“当我第一次分析我们的结果时，我有点沮丧，”Favela说，杏耀信任度他是伊利诺斯州生态、进化和保护生物学项目的博士生，也是这项研究的第一作者。“我有点难过，我们对这种植物和整个生态系统产生了如此巨大的影响，我们甚至都不知道我们在这么做。我们破坏了植物的根部。”

 

为了弄清楚玉米微生物群是如何变化的，Favela在温室里按时间顺序种植了20个非专利玉米品系，重现了从1949年到1986年的玉米育种历史。

 

“我们获得了在不同时期和环境条件下创建的受专利保护的产品线。我们利用这一认识回到过去，观察相关的微生物群是如何按时间顺序变化的，”他说。

 

作为微生物的来源，Favela用当地一块至少两年没有种植玉米或大豆的农田里的土壤接种这些花盆。当这些植物生长36天后，他对从附着在根部的土壤中收集的微生物DNA进行了测序。

 

他说:“我们描述了微生物组和与发生在氮循环中的转化相关的微生物功能基因:氮固定、硝化和反硝化。”“我们发现，最近开发的玉米品系中，能够持续提供氮的微生物群更少，而导致氮流失的微生物更多。”

 

肯特说，专注于地上性状的育种，特别是在充满合成氮肥的土壤环境中，可能会扭曲含糖的鸡尾酒根的渗出来吸引微生物。

 

“在那个时期，育种者没有选择维持微生物的功能，比如固氮和氮矿化，因为我们已经用农艺管理取代了所有这些功能。当我们开始选择像产量和其他性状这样的地上特征时，我们无意中选择了不利于微生物的可持续性，甚至积极选择了不可持续的微生物群落特征，如硝化和反硝化，”她说。

 

现在很明显有些东西已经改变了，育种家们能在未来的玉米杂交中带回好的微生物吗?