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【植微講座】Molecular aspects of arbuscular mycorrhiza symbiosis (臺大農藝系 林維怡助理教授)

2017-05-25 00:00:00

  2017年5月25日很榮幸邀請到本校農藝系新聘的林維怡助理教授,與我們分享有關植物與菌根菌交互作用機制之最新研究。菌根菌可以幫助作物抵抗生物及非生物逆境,雖然目前在臺灣使用不多,但在農業上極具發展潛力。

  菌根菌的類別,可依據共生的寄主範圍、共生後的型態等,大致分為七類。其中arbuscular mycorrhiza (AM) 內生共生菌為絕對共生菌,其菌體不會產生子實體,並可以和現今約80%的陸生植物形成共生關係,幫助植物吸收磷、氮及其他微量元素。菌根菌在感受到植物產生的strigolactone等物質後,也會傳遞訊息給植物,並開始進行共生作用,之後再跟的皮層細胞特化形成叢枝狀結構 (arbuscules),此種高度分枝的叢枝狀結構,主要可以增加菌根菌與植物細胞接觸的表面積。有趣的是,叢枝狀構造形成一段時間後,在寄主細胞內會自然萎縮,此時該寄主細胞會回復為正常狀態,也可以再次接收菌根菌的刺激,而被新的叢枝狀構造寄生。

  菌根菌對植物的效益,會隨植物品種及菌根菌種類不同而異。植物和菌根菌的互利共生關係大約從400萬年前就已經開始演化出來,是植物生長增加營養源的重要方式。菌根菌可將土壤中吸收的無機磷酸、氮肥等物質,供給植物使用,同時也由植物細胞獲得所需的碳水化合物 (5%左右) 及脂質。近年來的研究也發現,叢枝狀結構的形成、維持與降解,會受到植物體內吉貝素 (Gibberellins) 及一些轉錄因子的影響,而土壤中的磷、氮含量若太高,則會減少菌根菌的共生結構。

  未來在菌根菌的應用上,除了克服大量生產的瓶頸外,如何根據作物種類選擇適當的菌根菌,並且調整耕作及施肥方式,提高菌根菌的共生效率,都將是農業施用上值得探討的課題。