如果玉米曾经嫉妒大豆与固氮细菌的合作，那么基因编辑的新进展可能会改变这一局面。伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的一项最新研究表明，基因编辑的细菌能够在玉米生长的早期阶段提供大约35磅的氮，从大气中提取，潜在地降低作物对氮肥的依赖。
“完全消除合成氮是了不起的。也许在一个世纪内，我们会发现合适的微生物和基因调整，以接近这一目标，但我们还未达到这个目标。然而，我们必须开始我们的旅程，这项研究表明玉米中存在固氮的潜力，”伊利诺伊大学作物科学系的共同作者和研究助理教授康纳·赛布尔（Connor Sible）说道。
赛布尔和他的团队研究了Pivot Bio公司名为PROVEN和PROVEN® 40的产品，这些产品由一种或两种土壤细菌组成，可以将大气中的氮转化为植物可用的形态。基因编辑的变种增强了一种与固氮相关的重要基因的功能，增加了植物可获取的氮的数量。当在种植时引入这些细菌时，它们会定殖在根部，提供最需要的养分。
该公司声称，生物固氮氮可能替代每英亩高达40磅的肥料氮。
“支持这一说法的同行评审数据很少。此外，目前没有任何研究评估在生长周期中氮的替代程度和氮积累的时机，”进行这项研究的伊利诺伊大学博士生洛根·伍德沃德（Logan Woodward）指出。“我们的目标是填补这些信息空白。”
研究人员在种植期间在三个不同的季节应用了这些产品，采用了用于种植玉米的标准做法，包括氮肥的不同施用量，分别为每英亩0、40、80、120或200磅。随后，他们在V8阶段（八片完全形成的叶子）和R1阶段（丝状花柱出现时）测量了植物组织中的氮含量，以及每个生长季节末的谷物产量。对稳定同位素氮的分析显示，被接种的地块中额外的氮来自大气，支持了来自土壤和肥料的供应。
研究结果表明，无论氮肥施用量如何，接种剂都导致植被生长、氮积累、穗粒计数的增强，以及每英亩平均产量增加2蒲式耳。对于中等氮施用量，产量增加了每英亩4蒲式耳，相当于来自肥料的每英亩10-35磅的氮。
“整体产量增加是令人鼓舞的，但幅度适中。在早期生长阶段，相当于35磅肥料的氮在季末减少到大约10磅，”该研究的高级作者及作物科学教授弗雷德·贝罗（Fred Below）指出。“很明显，施肥仍然是必要的。充足的氮对于培育健康植物至关重要，因为健康的植物能够生成维持微生物所需的根糖。缺乏氮意味着植物无法繁茂，也不能支持接种的微生物，在没有一定肥料氮的情况下大大降低了效果。”
虽然目前的产品无法完全替代合成肥料，但研究团队相信这种技术有潜力，并希望它能够得到改善，以获得更好的结果。不过，这些产品今天在某些情况下仍可能是有益的。
“每个农场都有一些地方土壤无法提供足够的氮或肥料流失或无法获取，因此微生物接种剂可以引入第三种氮源，”赛布尔表示。“有时，玉米田会接收到‘保险氮’，在可能有氮流失的年份额外添加20磅。也许固定氮的接种剂可以减少对这额外20磅的需求，这在考虑到整个玉米带的所有亩数时可能会产生显著影响。”
