首創Rhizoframe系統即時觀察固氮生物相互作用，未來可望減少溫室氣體排放
2023/10/18 @國際
摘要
由日本國家農業與食品研究組織NARO開發了根際架構系統（RhizoFrame），對植物根系與土壤中的共生微生物之間的相互作用進行即時成像，並觀察建立共生關係的過程，透過利用RhizoFrame進一步闡明豆科植物與根瘤菌之間的相互作用，未來可推動高效利用根瘤菌技術農業發展，以減少化肥的使用量，減少溫室氣體的排放，有望應用於其他植物、土壤與微生物相互作用研究。
示意圖
利用根瘤菌共生，豆科植物可以不依賴氮生長，有些根瘤菌還具有將溫室氣體一氧化二氮(N2O)，團隊考量設備的尺寸和培養植物的方法，創造了植物培養設備「根際架構」(Rhizosphere Frame），是一種由透明壓克力製成的盒狀栽培裝置。即使將實驗室中已被證實具有高度共生能力的優良根瘤菌實際導入田間，也存在被原本棲息在田間的根瘤菌感染的風險，無法發揮出預期的共生能力，釐清優良菌和本土菌感染能力的差異並開發技術以提高感染力非常重要。一般而言，為了研究植物根和根瘤菌之間的相互作用，必須將根從土壤中挖出來，但挖掘會破壞根部周圍的土壤空間，使得很難比較和觀察根部發生的根瘤菌感染情況。
研究重點為了追蹤根瘤菌的感染，在不損害根瘤菌感染性的情況下引入了螢光蛋白基因，透過將根際和發出螢光的根瘤菌結合起來，團隊開發根際架構系統，希望能夠在不破壞土壤空間的情況下觀察根瘤菌共生。
研究結果利用Rhizosphere Frame系統成功觀察與追蹤兩種根瘤菌感染情況，顯示同一根瘤內同時存在兩種類型的根瘤菌。
研究成果已發表在科學期刊《植物研究期刊》，研究團隊成功追蹤和觀察土壤中根瘤菌。未來將利用此技術分析優勢菌與本土菌之間的感染競爭，從而闡明優勢菌在感染競爭中失敗的原因，並開發有效利用其共生能力的技術。【延伸閱讀】- 了解豆科植物如何為根瘤菌提供氧氣，為根瘤轉移至非豆科作物做準備
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