了解植物中在低磷環境下的運作機制，培育「營養智慧型作物」
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2025-12-28
磷是肥料中的重要成分，但全球可用的磷礦資源正在快速耗竭，且大量施用的磷肥容易流失，使土壤日益貧瘠，當磷不足時會影響作物生長與繁殖，進而威脅農業產量與全球糧食安全，然而植物在演化中早已學會如何面對養分匱乏，近期美國密西根州立大學的研究發現植物具有感知低磷環境並延後開花的分子機制：當植物面臨磷有限環境時，它們會延後開花，以保留資源。
研究從一項觀察開始：植物在低磷條件下總是開花較晚，透過基因體關聯分析，研究團隊發現一個關鍵蛋白 β-GLUCOSIDASE 25（bGLU25），雖然這個蛋白屬於一般會分解碳水化合物的酵素家族，但實際上沒有催化能力，而是負責傳遞營養狀態訊號，在磷充足時，bGLU25 會停留在細胞內的內質網，但當磷不足時，另一蛋白 SCPL50 會將 bGLU25 切割並釋放到細胞質中，啟動植物的開花調控「開關」，進入細胞質後，bGLU25 會與蛋白 AtJAC1 結合，使 AtJAC1 捕捉第三個蛋白 GRP7，阻止 GRP7 進入細胞核，GRP7 原本會負責調節抑制開花的基因 FLC，因此當 GRP7 被留在細胞質中時，FLC 的活性提高，植物便會延後開花，這讓植物在低磷環境下能先保全自身生存所需，而非立即投入繁殖。
磷是 DNA、細胞膜與能量分子 ATP 的核心元素，但富含磷的自然土壤極為罕見，現代農業又高度依賴有限的磷礦資源，因此，理解植物天然的低磷調節方式，可能成為發展「低肥力仍高產」作物的重要突破，研究人員表示，類似機制已在水稻等作物中出現，顯示這種反應普遍存在於植物中。
研究團隊期望這一發現能為培育「營養智慧型」作物奠定基礎，讓植物即使在貧瘠土壤中，也能做出更有效的開花決策並維持穩定產量。
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