2015年8月20日 星期四

鐵盾,抗病者聯盟!新發現的細菌能有效避免水稻吸收毒砷

鐵盾,抗病者聯盟!新發現的細菌能有效避免水稻吸收毒砷

編譯 陳思勻編輯 朵瑞絲柚柚、張瑞玶

美國特拉華大學(University of Delaware)的研究團隊發現一種新的細菌,這類細菌會生長在水稻根系表面,形成「鐵盾」(iron shield),能有效抑制水稻根系吸收土壤中的砷元素。

圖說:電子顯微鏡下一點一點的,是EA106與水稻根系共生的的菌落。
畫面左方,平板狀的菌斑,能避免水稻吸收有毒砷。


砷元素存在於空氣、岩石、水及動植物體中,在工業上的應用層面也十分廣泛,例如木材防腐劑、農藥、肥料及冶煉銅等。人類若長期暴露在含有砷的環境下,容易引發癌症、心臟病和糖尿病。

水稻發育需要磷酸鹽(phosphate),然而磷酸鹽和砷的化學結構很相像,所以在吸收磷酸鹽的時候也會同時吸收砷。在孟加拉、印度和中國,這些淨水設施不良的國家,水中含砷量超標的情況更為嚴重,而這些國家大部份以稻米作為主要糧食。此外,由於水稻需要長時間的灌溉,因此在相同的生長環境下,在這些國家中,植株吸收砷的含量是其他穀類作物(小麥和燕麥)的10倍多。


該如何降低水稻植株吸收砷元素,對這些國家來說是很重要的課題。


特拉華大學的研究生 -Emily Alff-發現了這個從北美的商業水稻品種根系中分離出來的新菌種,研究團隊將它命名為「EA106」。「EA106」為革蘭氏陰性菌,被分類在泛菌屬(Pantoea),它會在水稻根系周圍產生黃色黏液狀菌落,並在根系表面形成帶有鐵離子的嗜菌斑。


研究結果發現,接種EA106的水稻植株,不但砷的吸收量減少,同時也提升了鐵離子的吸收量。


團隊領導人Bais表示,未來將深入研究EA106的作用機制。希望能將EA106應用在種子包埋技術,增加水稻對鐵的吸收效率,讓稻米也能作為人類補充鐵質的來源。而後續的研究將評估,接種EA106的水稻是否能耐其他的逆境。例如,當水稻感染稻熱病之後,再接種EA106,是否依然能減少水稻吸收有毒砷。


此外,研究團隊也在水田中,找到一種能弱化稻熱病菌的細菌。Bais表示,這些共生細菌就像是「抗病者連盟」,讓水稻更耐逆境生長,而人類將可利用這些生物的智慧,讓水稻更耐逆境。


資料來源:每日科學 Microbe mobilizes 'iron shield' to block arsenic uptake in rice