農學報導
了解植物特殊機制,讓植物與根部細菌共生合作
刊登日:115/01/21

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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孫*華(達人級會員)發表於 115/01/22
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