植物透過共生菌提供之鐵元素而獲得氮

摘要

豆科植物能透過與根瘤菌共生而有效獲得氮，在根瘤菌共生時，鐵元素是固氮作用的催化輔助因子，日本筑波大學研究團隊分析發現豆科植物中LjIMA1/2基因和IMA胜肽基因可透過調節和運輸鐵元素，以穩定根瘤部的固氮作用進行，進而維持植物體內的氮平衡。

　　豆科植物能透過與固氮細菌根瘤菌共生而有效獲得氮，氮元素是植物生長時所必需的營養素，根瘤是植物根上具共生功能的器官，而根瘤菌可定植於根瘤器官，並利用空氣中的氮轉換為氮化合物以進行固氮作用。在共生過程中鐵元素對於固氮作用至關重要，因該元素是固氮作用所需的輔助因子，然而，至今鐵元素如何運輸至根瘤部並參與固碳作用機制研究尚未完整。

　　日本筑波大學研究團隊以豆科植物百脈根(Lotus japonicus)為試驗植物，利用轉錄體學分析根瘤菌共生過程時該植物體的氮狀態。分析顯示，在固氮過程時LjIMA1/2基因在植物莖呈現高表現量，該基因功能是參與固氮過程中鐵元素的調控和運輸，研究亦顯示LjIMA1/2基因在植物莖和根中調控和運輸鐵元素至根瘤部發揮系統性和局部性的作用

　　另該研究也分析出IRON MAN(IMA)的胜肽基因，該胜肽基因由50個胺基酸組成，該基因會在根瘤感染後發揮作用而調節鐵元素運輸至根瘤部，以確保固碳作用進行。

　　該團隊也分析了缺乏根瘤共生作用的試驗植物，包括日本粗葉木(Lasianthus japonicus)和阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)，進行植物IMA胜肽基因功能分析，結果顯示，該試驗植物之IMA胜肽基因能夠透過調控鐵元素而增加植物體內的氮濃度以維持氮穩定狀態，進而調節植物生長。因此IMA胜肽基因能夠平衡氮元素和鐵元素來維持氮穩定狀態，並能夠調節和運輸鐵元素至根瘤部，以穩定根瘤部的固氮作用進行，維持植物體內的氮平衡。【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

植物透過共生菌提供之鐵元素而獲得氮

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