氮（N）影響植物的生殖能力

 

圖片來源：Nature Communication

氮是植物的必須礦物質之一，對植物的生長發育非常重要。植物合成胺基酸、脂肪、碳水化合物、核酸都少不了氮。缺氮的植物會產生生長遲滯、莖葉變紅變硬等現象。

植物主要吸收氮的形式是硝酸根與銨。有些植物會對其中一個比較偏好。最近的研究發現，缺氮時會影響水稻的減數分裂（meiosis），造成無法產生花粉。

研究團隊從鈷六十誘導突變的植株中找到了一個產生花粉有障礙的突變種ETFβ。ETFβ的花粉母細胞分化發生缺損、無法進行減數分裂，導致幾乎無法產生花粉；另外，研究團隊也發現支鏈胺基酸（BCAA，branched-chain amino acids）累積的現象。

奇妙的是，當研究團隊把突變種種在不同的介質中，卻出現了生殖能力的變化；由於不同的介質中礦物質的含量略有不同，於是研究團隊把突變種種在不含有礦物質的介質中，然後再給予不同濃度的營養液。結果發現，給予兩倍營養液的突變株，其生殖能力幾乎回到野生種的狀態。

究竟是缺乏哪一種礦物質呢？研究團隊決定從氮先開始試驗...BINGO！加入硝酸銨的一倍營養液可讓突變種回復到接近野生種的狀態。

也就是說，雖然缺少了ETFβ這個基因會使水稻的花粉母細胞無法進行減數分裂，導致幾乎無法產生花粉；但是添加無機氮卻可以逆轉這個現象。也就是說，缺氮所造成的生殖能力降低，可能是因為干擾了減數分裂的關係。

參考文獻：

Yang, H., Li, Y., Cao, Y. et al. Nitrogen nutrition contributes to plant fertility by affecting meiosis initiation. Nat Commun 13, 485 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-28173-3