了解植物特殊機制，讓植物與根部細菌共生合作 - 農業知識入口網

文章來源 : 農業科技決策資訊平台    2026-01-21

植物對氮素需求與共生固氮現象

　　植物生長需要氮，但多數作物只能透過施肥取得，然而，豌豆、苜蓿與豆類等少數植物，能與根部共生的細菌合作，將空氣中的氮轉化為可利用的養分，因此即使不施氮肥也能正常生長。科學界長期希望能解開這項能力背後的分子機制，並將其引入小麥、大麥或玉米等主要糧食作物中，若能成功，將可顯著減少化學肥料的使用，而目前肥料生產約占全球能源消耗的 2%，同時排放大量二氧化碳。丹麥奧胡斯大學(Aarhus University)的最新研究指出，只需對植物體內進行「兩個極小的分子調整」，未來就可能大幅改變全球糧食生產方式，並降低對合成肥料的依賴，讓農業更環保與友善環境。

根部受體蛋白與免疫判斷機制

　　研究團隊發現，關鍵在於植物根部的一種受體蛋白，植物透過細胞表面的受體辨識土壤微生物發出的化學訊號，判斷對方是「敵人」還是「朋友」，多數植物一旦偵測到細菌，便會啟動免疫反應，但豆科植物能暫時關閉免疫系統，讓固氮細菌進入根部並建立共生關係，

共生決定區的分子調整

　　研究指出，這種判斷機制受到受體蛋白中一小段區域的控制，研究人員將其命名為「共生決定區 1」，令人驚訝的是，只要改變這個區域中的兩個胺基酸，就能讓原本會引發免疫反應的受體，轉而啟動為與固氮細菌的共生訊號，使植物從「排斥細菌」轉為「與細菌合作」。

跨作物應用的研究結果

　　團隊先在植物百脈根(Lotus japonicus)中證實此現象，隨後將相同策略應用於大麥，結果同樣成功，顯示這項機制具有跨作物應用的潛力。

對糧食生產與氮肥使用的影響

　　研究人員表示，若未來能進一步整合其他必要條件，讓主要穀類作物也能與固氮細菌建立共生關係，將可大幅降低農業對氮肥的需求，對全球糧食安全、能源使用與氣候變遷帶來深遠影響。

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SciTechDaily