尋找油菜的麒「磷」才子！

農作物最容易缺少的礦物質，第一是氮，第二是磷。

缺磷的植物，葉片會特別綠，葉片變形、出現壞死斑點，莖短而細，同時老葉也會提前衰老。

雖然可以透過施放磷肥來讓植物恢復正常生長，但是地球磷的資源也面臨耗竭的危機，而直接施肥植物也不見得能夠吸收。更何況，過度施用磷肥也跟過度施用氮肥一樣，會造成水體優養化、產生「死亡海域」。

要如何讓植物能有足夠的磷，又不會造成種種問題呢？有科學家想到了「內生菌」（endophytes）。

什麼是內生菌呢？就像我們體內住著的「門客」腸道菌一樣，植物體內也有一些細菌與真菌的「門客」。這些門客的一生至少有一部分的時間，會住在植物的身體裡，而他們也像古代的門客一樣，會給主人帶來好處。過去的一些研究發現，內生菌可以幫忙植物提高養分的利用效率、提升植物抗逆境的能力，還能改善植物生長。如果可以找到能提高植物利用磷的效率的內生菌，就可以減少磷肥使用，當然也就可以延緩磷耗竭的速度了。

但是，如果找到的菌，不能被廣泛的使用，這樣也非常可惜！於是，研究團隊從991個油菜品系中，先挑選了272個彼此之間遺傳關係較遠的品系，然後將這些品系種在田裡，觀察它們的性狀，尤其是對磷的敏感性。

油菜。圖片來源：維基百科

最後，他們從這麼多品系的油菜中，挑了50個品系。這50個品系涵蓋了春性型、半冬性型以及冬性型三種，同時也選入了對磷敏感度不同的品系。

接著，他們分析這50個品系的轉錄體，好找出在不同磷濃度環境下有哪些內生菌發生了變化。結果，他們發現「黃桿菌」（Flavobacterium）屬的細菌，在缺磷時明顯的減少，而且，在所有的內生菌中，黃桿菌是唯一在三種類型的油菜裡都出現相同的趨勢。

於是他們從這些油菜的根系中進行菌株分離，最後找到四個黃桿菌。這四個黃桿菌中，其中一株能夠顯著緩解油菜的缺磷症狀。

進一步的研究發現，這株菌具有溶磷能力、可以產生生長素（IAA），還能將培養基變得比較酸。雖然它不能溶鉀也無法固氮，但它可以溶磷又可以把環境變酸，這樣可以讓磷繼續保持溶解狀態，對於植物吸收磷的能力有相當大的幫助。

所以，透過廣泛地研究植物不同品系的內生菌，的確可以找到好用的麒「磷」才子，讓植物能更有效率的吸收磷肥！

參考文獻：

Liu, C., Bai, Z., Luo, Y. et al. Multiomics dissection of Brassica napus L. lateral roots and endophytes interactions under phosphorus starvation. Nat Commun 15, 9732 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54112-5