揭開植物氮素「飽足」機制，有望提升作物氮肥利用效率
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文章來源 : 農業科技新脈動 2026-09-22
氮肥利用效率面臨的環境問題
氮肥能有效提高作物產量，但植物實際吸收的氮素通常僅約占施用量的一半，未被利用的氮素可能流失至水體，造成水體污染與有害藻華，也可能轉化為溫室氣體氧化亞氮並排放至大氣。因此，提高植物氮素利用效率，不僅能減少肥料浪費，也有助於降低農業生產對環境造成的影響。
HHO5如何回應植物體內氮素狀態
美國紐約大學（New York University）研究團隊針對植物如何依體內氮素狀態調節氮素吸收進行研究。植物從土壤吸收無機氮後，會將其同化為胺基酸等有機氮化合物，供其生長與代謝使用。研究人員分析植物在不同氮素濃度及種類下的基因表現，發現當植物體內累積足夠的有機氮時，HHO5基因的表現量會增加，進而產生更多HHO5蛋白。HHO5蛋白是一種轉錄因子，可進一步調控與氮素吸收、代謝及生長相關基因的表現。
HHO5蛋白調控氮素吸收的機制
在調控機制方面，研究發現，HHO5蛋白會依是否與另一種轉錄因子WRKY21共同作用，而產生不同調控效果。當HHO5蛋白單獨作用時，會抑制與無機氮吸收相關基因的表現，降低植物繼續吸收無機氮；而當HHO5蛋白與WRKY21蛋白共同作用時，則會促進有機氮反應及胺基酸代謝相關基因的表現，顯示HHO5可依植物體內的氮素狀態協調無機氮吸收與有機氮利用，形成氮素充足後的回饋調控機制。
阿拉伯芥試驗驗證HHO5功能
為驗證HHO5的實際功能，研究團隊利用常見的模式植物阿拉伯芥進行試驗，建立缺乏HHO5的植株，並比較其與正常植株在不同氮素條件下的氮素吸收能力。結果發現，在特定氮素條件下，缺乏HHO5的植物吸收氮素的量接近正常植物的3倍，顯示HHO5會在植物氮素充足時抑制額外無機氮的吸收。
綜上所述，HHO5是植物氮素吸收與同化的重要調控因子，當植物體內已有足夠的有機氮時，HHO5調控機制如同「飽足」訊號，可抑制植物持續吸收過多氮素。未來若能進一步掌握並應用此調控機制，有望提升作物氮肥利用效率，減少肥料浪費及氮素流失所造成的環境負荷。本研究已發表於《The Plant Cell》期刊。
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