植物根部分泌的類黃酮素（flavonoids）可改變土壤菌相，提升產量

 

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過去對植物營養的研究發現，植物的根部會分泌氫離子，幫助調整周圍土壤的酸鹼度（pH值），讓鐵離子可以溶解在水中方便植物吸收。而豆科植物的根部更會在缺氮時分泌類黃酮素（flavonoids），吸引固氮菌前來形成根瘤（root nodules），幫助植物獲取氮素。

最近的研究發現，會分泌類黃酮素的植物並不僅止於豆科植物，喜歡類黃酮素的細菌也不僅止於固氮菌。研究團隊在進行幾個產量不同的玉米栽培種時，意外發現其中一個高產品系787的根部產生大量的類黃酮合成酶2（flavone synthase 2）。這個品系的玉米，其根部會利用這個酵素合成大量的類黃酮素，然後把它釋放到土壤中。

由於豆科植物會藉由釋放類黃酮素到土壤裡來吸引根瘤菌，這讓研究團隊想，會不會這品系的玉米的高產量，也是因為它會釋放類黃酮素來吸引細菌、改變土壤菌相呢？於是他們選取了另一個品系LH93來做實驗。一般LH93長得小小的、產量也低，但當他們把LH93種在曾經栽種過787的土壤中，LH93的產量就提高了。但是，若在種植787之後先把土壤拿去滅菌後再種LH93，就沒有這個效果了，證明的確與土壤中的細菌有關。

這些細菌對玉米產生了什麼影響呢？研究團隊認為可能會促進玉米長出更多的側根，讓玉米能夠吸收更多的養分。為什麼會這麼說是因為，研究團隊拿了一個無法產生側根的突變株，把它種在種植過787的土壤中，結果這突變株就長出側根了。研究團隊也發現，787以及種在種過787土壤中的玉米們，在缺氮的狀況下生長的狀況還是比較好。

由上面這些結果可知，就算不是豆科植物，一般植物也會從根部分泌類黃酮素來改變土壤的菌相，讓自己能吸收足夠的養分（尤其是氮）。

參考文獻：

Peng Yu, Xiaoming He, Marcel Baer, Stien Beirinckx, Tian Tian, Yudelsy A. T. Moya, Xuechen Zhang, Marion Deichmann, Felix P. Frey, Verena Bresgen, Chunjian Li, Bahar S. Razavi, Gabriel Schaaf, Nicolaus von Wirén, Zhen Su, Marcel Bucher, Kenichi Tsuda, Sofie Goormachtig, Xinping Chen, Frank Hochholdinger. Plant flavones enrich rhizosphere Oxalobacteraceae to improve maize performance under nitrogen deprivation. Nature Plants, 2021; DOI: 10.1038/s41477-021-00897-y