共生真菌（arbuscular mycorrhiza）如何將氮素送給植物的根

棉花的根。圖片來源：維基百科。

陸生植物與真菌的共生關係可以回溯到陸生植物剛剛出現在陸地上的那時候：在數億年前（約是石炭紀與二疊紀），當裸蕨初初成為陸地生物的一員時，由於不具備有發達的根系，使得養分與水分的吸收成為大問題；而這時候，真菌便已經開始與陸生植物的根形成了共生關係。

這雙人舞發展到現在，已知有九成的陸生植物的根與共生真菌（arbuscular mycorrhiza）建立互惠互利、和平共存的共生關係。過去的研究發現，這些共生真菌會協助植物吸收磷，而植物提供它們養分。這共生關係尤其在土壤中磷不足的時候更為重要，而當土壤中已有足夠的磷時，植物與共生真菌之間的關係便不會那麼緊密。

但是共生真菌與植物之間，真的只有磷的交換嗎？過去有些間接的證據發現，植物與共生真菌之間可能也會進行氮的交換。為了要瞭解這是否為真，美國德州科技大學（Texas Tech University）的研究團隊，餵給真菌放射線氮標定的養分，觀察真菌如何吸收這些氮素並傳遞給植物。

研究團隊還找到了水稻與共生真菌合作的基因：NPF4.5。他們發現，當NPF4.5被去活化時，水稻經由共生真菌吸收氮的能力明顯下降。將此基因轉入水稻，讓水稻高量表現它，會使得水稻吸收氮的能力提升，產量也增加了。

研究團隊希望未來能瞭解真菌到底是如何活化NPF4.5基因的表現，也打算將高量表現NPF4.5的水稻移到田間測試，看看產量是否也一樣會增加。

參考文獻：

Shuangshuang Wang, Aiqun Chen, Kun Xie, Xiaofeng Yang, Zhenzhen Luo, Jiadong Chen, Dechao Zeng, Yuhan Ren, Congfan Yang, Lingxiao Wang, Huimin Feng, Damar Lizbeth López-Arredondo, Luis Rafael Herrera-Estrella, Guohua Xu. Functional analysis of the OsNPF4.5 nitrate transporter reveals a conserved mycorrhizal pathway of nitrogen acquisition in plants. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 117 (28): 16649 DOI: 10.1073/pnas.2000926117

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