控制根系生長方向有助於拯救作物和緩解氣候變遷
2024/05/28
摘要
植物根系對於植物生長和生產至關重要。美國沙克研究所(Salk Institute)研究發現，乙烯訊號傳遞路徑在根系生長和發育過程中發揮重要的作用，而較深層的根系結構有助於長久儲存碳，進而有利於植物適應乾旱和緩解氣候變遷。
植物根系對於植物生長和生產至關重要，不僅可以固定植物，還可以從土壤中吸收水分和養分。根系分佈於土壤中，形成所謂的「根系結構」，且較深層的根系結構與更持久的碳儲存有關，因而有助於提升植物的土壤碳固存和適應乾旱的能力。然而，向地性設定角(gravitropic set-point angle)是主要決定根系結構的關鍵因素，過去研究顯示生長素和細胞分裂素等植物激素與根系生長角度也有關，例如DRO1/LAZY4基因可透過生長素相關機制在根系角度中發揮重要的作用，但目前針對此關聯的研究機制甚少。
美國的獨立研究機構沙克研究所(Salk Institute)使用阿拉伯芥的根系進行基因篩選，鑑定出一種名為「甲苯咪唑」(Mebendazole)的分子。該分子為潛在的根系調節因子，且可透過活化乙烯訊號傳遞路徑來增加根系之向地性設定角，促使根系朝向土壤深層處生長，但該分子還會抑制名為CTR1蛋白質激酶的活性，該酶可負調節乙烯訊號傳導路徑，導致根系向土壤淺層處生長。因此，乙烯訊號傳導路徑在根系結構的形成中扮演重要的角色。
該研究證明了乙烯在根系結構中的關鍵作用，但也衍生了新問題，研究人員懷疑是否存在其他分子，或是在乙烯訊號傳導路徑中可能有特定的基因使根系能生長至更深層的土壤，未來尚需進一步探討。另研究人員表示，乙烯訊號傳遞路徑在陸地植物中普遍存在，對於根系生長至關重要，該路徑的研究是一項具發展性的技術，可使農作物更具加韌性，並在土壤中儲存更多的碳，有助於應對氣候變遷。【延伸閱讀】- 找出能夠適應「更熱地球」的根將有助於緩解糧食供應的壓力
文章摘譯
