根屏障：揭示固氮共生關係的關鍵

氮是植物生長的重要元素，促使豆類植物如豆子和鷹嘴豆適應貧氮土壤。它們形成根瘤，其中含有能夠從空氣中提取氮的細菌。這些根瘤菌從植物那裡獲得糖分，以換取固定的氮。 科隆大學、哥本哈根大學和科隆馬克斯·普朗克植物育種研究所的一項研究揭示了這種共生關係。他們的研究發表在《科學》雜誌上，詳細介紹了根屏障在調節植物和細菌之間微妙的新陳代謝方面的重要作用。 木栓化帶，植物根部的一種防水屏障，充當守門人，控制水和養分流入植物的維管系統。這種屏障與外部根瘤同時形成。這些根瘤的形成也受到精細的調節：當氮稀缺時，根會向葉子發送警報信號，即CEP1肽，從而增強根瘤的形成。 研究團隊發現，木栓化帶控制著相關的信號通路。他們研究了豆科植物日本百脈根。當科學家移除木栓化帶時，植物在貧氮土壤上形成根瘤的速度非常緩慢。這不是由於屏障洩漏造成的，而是因為沒有產生CEP1信號。植物無法檢測到並響應氮缺乏。 在根瘤內部，研究人員還發現了一種緊湊型的木栓化帶，用於調節植物和細菌之間的交換。如果沒有這種屏障，糖分會從植物自由流入根瘤。這會導致細菌進一步繁殖，但它們不再產生氮化合物作為植物的養分。 “這項研究為植物和微生物如何相互作用提供了新的見解，並建立了一個新的模型系統來研究如何在有限的空間內建立有益的夥伴關係，”主要作者Tonni Grube Andersen總結道。研究人員表示，植物已經開發出這種精細的控制系統，以確保夥伴關係保持公平。