讓我們揮別阿拉伯芥，狗尾草─新的模式植物誕生啦～！！
讓我們揮別阿拉伯芥，狗尾草 ─ 新的模式植物 ＊ 誕生啦～！！ 編譯 鄭舒允 ／ 編輯 朵瑞絲柚柚 科學家以禾本科植物─狗尾草 (Setaria viridis) 當作研究材料，了解其中的固氮機制，未來可以應用在其他禾本科作物，增加糧食作物與共生固氮菌的氮素利用效率。這篇發表在2015年三月「 Plant Journal 」的文章，是研究作物氮素利用效率領域的重要發現。 圖說：左圖為狗尾草、右圖為阿拉伯芥 農民在花錢購買肥料施肥的同時，美國的研究人員卻絞盡腦汁地想辦法降低作物依賴氮肥的程度！！ 氮肥是讓作物長得頭好壯壯不可或缺的重要肥料，適度的添加氮肥，可以有效的增加作物產量。 豆科植物藉由與根瘤菌共生，讓固氮菌轉換空氣中的氮供植物吸收。此種天然的生物性固氮方法，成本低廉，廣泛被農民使用。 然而水稻、玉米等重要的禾本科糧食作物，因無法形成根瘤與根瘤菌共生，需要額外施予氮肥，提高栽種成本。 聯合國糧食與農業組織(FAO)在2011年的統計資料顯示，全世界氮肥使用已經超過1億噸，光是在美國，生產與進口氮肥的花費甚至超過370億。 若能有效降低人工氮肥的用量，對農民而言將會是一大福音。 研究的進行方式 研究團隊篩選近30種狗尾草、3種固氮菌，試著找出在不同狗尾草與固氮菌組合中，最高氮素吸收效率的組合。 首先將發芽後的狗尾草苗，與不同的固氮菌菌株共同培養三天。接著將根部附著固氮菌的植物移植到無氮的土壤中，確保固氮菌成為植物唯一的氮素來源；隨後，給予植物無法直接利用，且有放射線標定的氮13做為供給固氮菌的材料，藉由偵測氮13在植物體內的多寡，計算狗尾草與固氮菌間共生利用的效率。 實驗結果發現狗尾草與巴西固氮螺旋菌 (Azospirillum brassilense) 共生，其共生利用氮素的效率接近100％。 這是氮素利用研究在農業領域的重大突破。 研究的重要性 由於狗尾草與玉米屬於同科，因此基因調控的機制可能比較相近。 但狗尾草基因的研究比玉米更簡單。 因此研究人員的下一步，將是了解在狗尾草基因組中，哪些因子會影響植物與土壤微生物的共生作用。 找到這些調控的相關基因之後，藉由基因組線性關係(genome synteny) （註1） ，由狗尾草回推其他重要作物中...