老葉的植物王國

  圖片作者：NotebookLM 大多數植物只能依賴土壤中的氮肥，唯獨豆科植物演化出了「超能力」——它們能與土壤中的根瘤菌「交朋友」，讓細菌住進根部特製的「房子」（根瘤）中，將空氣中的氮氣轉化為養分。 這聽起來很美好，但在微觀世界裡，植物需要克服自己的免疫系統。 最近發現，關鍵居然只是兩個胺基酸！ 看文章

  圖片作者：ChatGPT 我們都知道，大豆需要共生菌來「抓空氣裡的氮」，可是一到根瘤老化、殘體分解，就產生笑氣（N₂O）—它的暖化威力大約是二氧化碳的三百倍。 要降低笑氣的排放，有辦法嗎？ 最近日本的研究團隊，發現只要懂得利用植物的免疫系統，就可以降低笑氣排放！ 看文章

  卡氏帶。By SvladCjelli - Own work, CC BY-SA 3.0,  大家應該都聽過植物的根部有「卡氏帶」（Casparian strip）吧？ 過去認為，卡氏帶可以管制水分流入維管束，2017年的研究也發現，不能形成卡氏帶的植物，在運輸養分上出現問題。 不過，最近的研究發現，卡氏帶不但影響養分運輸，還影響根瘤形成！ 來看看吧 ！

根瘤中的根瘤菌。圖片取自 維基百科 根瘤菌會與植物共生，幫助植物固氮，這個可說學過生物的人應該都聽過。不過，我們在研究根瘤菌時，通常都是關心植物的時候比較多；但是細菌遇到植物時，到底會產生什麼樣的反應呢？ 最近有研究團隊，使用了不同植物的萃取物來測試根瘤菌，結果還蠻有意思的！ 看文章

  圖片作者：ChatGPT 豆科植物會跟根瘤菌共生，這早就不是新聞了。 不過，到底一種豆科植物只需要一種根瘤菌，還是需要一支「豆豆特攻隊」呢？ 最近的研究發現，要豆科植物長得好，「豆豆特攻隊」是必要的！ 更有意思的是，有些根瘤菌其實是「冗員」呢！ 看文章

  圖片來源： Flicker 根瘤菌會幫助植物固氮，過去的研究大多著眼在對產量的影響。 最近的研究發現，根瘤菌還會讓植物有其他的變化喔！ 看文章

自從人類在一萬一千年前學會了農耕以後，如何提升農作物的產量便成為人們念茲在茲的議題。使用動物的排泄物、以及收集植物的落葉、家庭垃圾製作堆肥，這些方式都在試驗中發現可以提升產量；而可能早在古埃及時代，人們便已經發現種植豆科植物（legumes）如大豆、豌豆等，可以使土壤肥沃。 大豆。圖片來源： wiki 中國在漢朝時已懂得利用大豆與小米、小麥輪作（ 1 ），維持土壤的肥力；同樣的概念，在歐洲大約一千年後才出現。但是，不論是埃及、中國、或是歐洲，對於為何豆科植物可以提升土壤的肥力這件事，都是知其然而不知其所以然。 這個謎題，直到十九世紀末才被解開。1888年，德國的農業化學家Hermann Hellriegel（下圖）與 Hermann Wilfarth發現根瘤可以將空氣中的氮（nitrogen）轉變為氨（ammonia）。在同一年，根瘤菌也被荷蘭的Martinus W. Beijerinck（下圖）發現了（ 2 ）。 Hermann Hellriegel. 圖片來源： wiki Martinus W. Beijerinck.圖片來源： wiki 雖然在過去根瘤菌曾經一度被誤會為真菌（也真的有真菌與植物共生，不過共生的方式與根瘤菌不同），當時Beijerinck將根瘤菌命名為 Bacillus radicicola ，後來才被重新分類到 Rhizobium 這一屬。 從那時候開始，根瘤菌就成為研究者的課題之一。豌豆根瘤菌（ Rhizobium leguminosarum ）的基因體已經在2006年定序完成（如下圖），除了它本身的染色體（右上）以外，根瘤菌還有六個質體，其中與植物共生相關的 nod （根瘤形成，nodulation of the host plant）以及 nit 與 fix （固氮），都位於第三大的質體pRL10上。 豌豆根瘤菌的基因體。圖片來源： Genome Biology 根瘤菌與植物之間的互動是相當複雜的。根瘤菌原本是土壤中自由生活的格蘭氏陰性菌，植物在缺氮時，根部會分泌甜菜鹼（betaine）、類黃酮（flavonoid）與異黃酮（isoflavonoid）等物質來吸引根瘤菌；而根瘤菌受到吸引後，會分泌由糖與脂肪酸構成的Nod factor（如下圖），作用在植物的根毛上，使自己更容易附著。 ...