好聰明的生物肥料:作物與真菌互利共生讓土壤更肥沃!

好聰明的生物肥料:作物與真菌互利共生讓土壤更肥沃!
Photo Credit: Reuters/達志影像

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施用磷肥會導致水源優氧化,此外世界磷礦蘊藏量可能將在五十年內消耗殆盡。目前希望能開發菌根真菌為生物性肥料,取代從磷礦化學肥料,做為磷肥來源。 

編譯:梁政宏
編輯:陳昱儒

為了育成更高產量的品系來因應磷肥短缺和人口增長的糧食需求,科學家正著手分析作物與真菌的共生關係,使植株發展出更好的根系及共生性質,以增加磷肥吸收效率。

菌根真菌除了促進植物根部生長外,同時也會寄宿在根部細胞內,並且利用菌絲將外界的養分直接送入根部細胞。寄宿的真菌能吸收土壤中的磷素,並將其中70~100%的磷素直接運入植物體中,進而降低農民的磷肥施用量。

而真菌除了幫助磷吸收之外,科學家在水稻的研究證實,真菌寄宿能藉由疏鬆根冠細胞壁,促進更多的側根生長,有利植物從土壤中獲得更多養分,同時真菌也會從植物中得到所需的碳水化合物,是一種互利共生的行為。

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圖片來源:作者提供
菌根菌與水稻細胞的互利共生。

擁有良好根系的品種具有高產的潛力。當植物根部有能力向外探索更大範圍的區域以獲取最大的營養源時,就有機會增加產量。藉由基因體功能學的研究,育種人員能夠育成根系結構更茂密的品種。

舉例來說,稻米適合在水田中生長,而世界上有許多區域並不適合栽種稻米,但真菌和水稻的共生能幫助水稻即使在乾燥環境下也能生長。這些共生真菌對於亞洲和非洲薩哈拉以南,特別是以稻米維生且較貧困地區的人民有很大的幫助。

然而,植物具有監控自身營養狀況的能力。如果植物獲得足夠的磷肥,那麼真菌便無法順利進入根系中。

目前科學家面臨最主要的問題是如何克服植物自身調控的機制,才能將這樣的共生的機制應用在已開發國家的農業上。

本文經科技農報授權刊登,原文發表於此

責任編輯:翁世航
核稿編輯:朱家儀