カンザス大学の研究者らは、カンザスの土壌微生物が過去の干ばつの「記憶」を持ち、植物の成長と回復力を影響していることを発見した。トウモロコシなどの作物よりも、土着植物がこれらの微生物の遺産に強く反応し、共進化的な適応を示唆している。この発見は、Nature Microbiologyに掲載され、気候変動下での農業への潜在的な応用を強調している。
Nature Microbiologyに掲載された研究では、カンザス州の6つの場所の土壌を調査し、東部の湿潤な地域から西部の乾燥したハイプレーンズまで、ロック山脈の雨陰の影響を受けた範囲を対象とした。研究は「遺産効果」をテストし、数年にわたって現地気候に適応した微生物が土壌の特性と植物のパフォーマンスを形成することを明らかにした。
「土壌に住むバクテリアや菌類、その他の生物は、実際には炭素固定、栄養素の移動、そして私たちが特に興味を持っている植物への遺産効果など、重要な事柄に影響を及ぼす可能性がある」と、共同著者のMaggie Wagnerは、カンザス大学の生態学および進化生物学准教授として語った。
イングランドのノッティンガム大学との共同で、カンザス大学で実験が行われた。彼らはこれらの土壌からの微生物群集を、豊富な水または制限された水に5ヶ月間さらし、対照的な湿度の履歴を作成した。数千の細菌世代後でも、干ばつの記憶は検出可能だった。
ゲマグラスなどの土着植物は、約数千年前に中央アメリカで家畜化され、この地域に導入されたトウモロコシと比較して、これらの遺産に強い反応を示した。「これは植物の共進化の歴史に関係していると思う。つまり、非常に長い期間にわたり、ゲマグラスはこの正確な微生物群集と共に生きてきたが、トウモロコシはそうではない」とWagnerは説明した。
遺伝子解析では、干ばつ条件下の植物でニコチアナミンシンターゼ遺伝子の活性が上昇していることが明らかになったが、それは干ばつ経験のある微生物と組み合わせた場合のみである。この遺伝子は土壌からの鉄の取得を助け、干ばつ耐性を影響する。発見は、ゲマグラスの遺伝子がトウモロコシの回復力を高める可能性を示唆し、数兆円規模の微生物農業産業でのバイオテクノロジー努力に情報を提供する。
主著者のNichole Ginnanは現在カリフォルニア大学リバーサイド校に在籍し、他の協力者にはNatalie Ford（現在ペンシルベニア州立大学）が含まれており、この学際的な研究はNational Science FoundationのIntegrative Organismal Systems Divisionによる資金提供を受けている。