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全球暖化對糧食安全的威脅之一就是:溫帶農作物如小麥,將來可以種植的區域會縮小。但是小麥是重要的穀物,世界上許多人生活都少不了它。很難想像有一天麵包、麵條、義大利麵會成為奢侈品吧?所以一定要想辦法讓小麥變得耐熱。
要如何讓小麥變得耐熱呢?有些科學家嘗試著以傳統育種或以基因轉殖(基改)方式導入耐熱基因,希望可以得到耐熱品系的小麥。但是不論是哪種方法都相當耗時費事,更不用提基改作物目前還不被許多國家許可。如2004年孟山都公司研發出基改小麥後,加拿大立刻率先表示他們不會進口美國的基改小麥就是一個很好的例子。
如果要更快找到提升作物耐熱性,有沒有其他的方法呢?有一個研究團隊想到,找植物的內生菌(endophyte)。他們最近發現,腸桿菌Enterobacter sp. SA187可以提升小麥的耐熱性。在這隻菌的存在下,小麥可以忍受攝氏44度的溫度兩小時,依然持續成長茁壯。
但是,到底這隻菌是怎麼提升小麥的耐熱性呢?研究團隊以阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)為模式進行實驗,發現這隻菌會透過HSFA2來提升H3K4me3的量,接著引發熱反應記憶的基因(heat-responsive memory genes)的表現。進一步的分析發現,HSFA2的作用需要透過乙烯訊息傳導路徑。
瞭解了腸桿菌SA187如何提升小麥的耐熱性是好事,但這隻菌是否真的實用呢?研究團隊發現,不論是在實驗室或田間試驗,腸桿菌SA187都可以提升小麥的耐熱性;另外研究團隊還發現,腸桿菌SA187並不會改變小麥根菌群的組成。希望這隻菌未來可以上市,好協助農民在未來的環境中,依舊能夠容易地栽種小麥。
參考文獻:
EMBO Rep (2021)e51049 https://doi.org/10.15252/embr.202051049
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