找到提升作物產量的萬能鑰匙：質膜H + -ATPase（Plasma membrane H+-ATPase）

 

圖片來源：維基百科

質膜H ⁺ -ATPase（Plasma membrane H⁺-ATPase）位於植物的細胞膜上，其功能為維持植物細胞膜的膜電位差（membrane potential），擔任與動物以鈉-鉀幫浦（K⁺-Na⁺ pump ）維持細胞膜的膜電位差的功能相同。維護細胞膜的膜電位差，對於細胞的功能非常重要：有了適當的膜電位差，細胞內外的主動運輸功能才能夠維持，細胞也才能吸收/排出特定的分子。因此質膜H ⁺ -ATPase在所有的生物中都是必須基因。

最近的研究發現，高量表現水稻的OSA1（水稻的質膜H ⁺ -ATPase）基因，不但可促進根部對銨（ammonium，NH₄⁺）的吸收與同化，還能夠讓葉片的氣孔在照到光後更容易開啟，提升光合作用效率。分析的結果發現，高量表現OSA1的水稻，其產量上升了33%，而對氮的利用率提升了46%。

由於質膜H ⁺ -ATPase是必須基因，因此在不同植物間它們的變動也極小。發現高量表現它可以提升作物產量，或許也意味著未來可以藉由在不同作物內高量表現這個基因，來提升作物的產量。

參考文獻：

Zhang, M., Wang, Y., Chen, X. et al. Plasma membrane H+-ATPase overexpression increases rice yield via simultaneous enhancement of nutrient uptake and photosynthesis. Nat Commun 12, 735 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-20964-4