氣候變遷、乾旱、溫度升高和其他壓力因素對農業的永續發展構成了挑戰。研究人員現在有了一個意想不到的發現：鋅在植物應對非生物脅迫的過程中扮演關鍵角色。這項突破性發現不僅揭示了植物生長的複雜機制，而且有望徹底改變作物的抗逆性，尤其是以豆科植物為基礎的農業。

發現鋅在固氮中的作用

科學家發現了鋅在豆科植物固氮過程中的重要角色。這項發現與對稱為”硝酸鹽下固氮（FUN）”的轉錄調節因子的深入研究相結合，有可能透過提高作物效率和減少對合成肥料的依賴來改變豆科植物的種植。透過深入研究鋅和FUN控制固氮作用的機制，研究人員旨在提高氮的可用性，提高作物產量，並促進更環保的耕作方法。

豆科作物與根瘤菌形成共生關係，根瘤菌將大氣中的氮固定在根瘤中。然而，這些根瘤很容易受到各種環境壓力的影響，如溫度變化、乾旱、洪水、土壤鹽化和土壤氮含量升高。

植物微量營養元素感測技術突破

奧胡斯大學的研究人員與馬德里理工大學和法國歐洲同步輻射設施合作，發現豆科植物利用鋅作為次要訊號來整合環境因素並調節固氮效率。研究人員在發表於《自然》（Nature）的研究報告中發現，FUN是一種新型鋅感測器，它能解碼結核中的鋅訊號並調節固氮作用。

“發現鋅在植物中作為次要信號的作用確實很了不起。鋅是一種重要的微量營養元素，以前從未被認為是一種信號。在篩選了超過15萬株植物後，我們終於確定了鋅感測器FUN，揭示了植物生物學的這一迷人之處，”該研究的第一作者林傑順（Jieshun Lin）助理教授解釋說。

Jieshun Lin 展示日本蓮上的根瘤。圖片來源：Helene Eriksen

Kasper Røjkjær Andersen 教授解釋說：”在這項研究中，研究人員發現FUN 是一種重要的轉錄因子，當土壤氮濃度較高時，它能控制結核的分解。”

從農業角度來看，持續固氮可能是一種有益的性狀，它可以增加氮的供應量，無論是對豆科植物，還是對依賴豆科植物生長後留在土壤中的氮的共同栽培作物或未來作物來說都是如此。這有助於為未來的研究奠定基礎，為我們提供新的方法來管理我們的耕作系統，減少氮肥的使用並降低其對環境的影響。

這項研究意義重大。透過了解鋅和FUN 如何調節固氮作用，研究人員正在製定優化豆科作物固氮過程的策略。這可以增加氮的輸送，提高作物產量，減少對合成肥料的需求，而合成肥料會帶來環境和經濟成本。

研究人員目前正在研究FUN 如何產生和解碼鋅訊號的機制。他們期待將這些新發現應用於豆類作物，如蠶豆、大豆和豇豆。

研究團隊齊聚奧胡斯大學的實驗室設施。圖片來源：Helene Eriksen

編譯來源：ScitechDaily