自給自足的農作物

自給自足的農作物
知識通訊評論第40期

能為細菌造窩的植物，可以不需要含氮化學肥料

植物遺傳學家培育出一種具備「肥料工廠」的植物，不用細菌幫忙，就能自製肥料。

如果這種技術能應用於小麥、稻米，這些作物就不需要太多人工肥料，甚至可以完全自給自足。

根瘤菌（Rhizobia）一進入豆科植物（好比豌豆、大豆）的根部，植物的根就會生出瘤塊或小疣，以收容這些細菌。根瘤菌會從空氣中吸收氮氣，把氮轉化成植物營養所需的氨。

兩個研究團隊培育出不需要根瘤菌就能產生瘤塊的植物，也許將來會出現完全不需要氮肥的農作物。土壤中其他能夠處理氮氣的細菌，會進駐這些瘤塊。

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英國諾里奇約翰殷尼中心（John Innes Centre in Norwich）的歐卓德（Giles Oldroyd）是其中一個團隊的主管，他說，為農作物施肥，效率不高，有害環境。

化學肥料不僅會污染水道，生產化肥所消耗的化石燃料，約佔農業燃料消耗量的一半。

歐卓德認為，固氮細菌（Nitrogen-fixing bacteria）是植物獲取氮氣較理想的管道。許多農人或園丁將蠶豆、苜蓿和其他作物輪種。傳統拉丁美洲的農夫也把豆類與玉米種在一起。

歐卓德說：「穀類植物需要大量的氮，但是豆科植物不僅能夠自己生產氮，還能供給其他植物。」他的研究團隊正在研究：如何以基因工程技術，將煙草、蕃茄變成會產生根瘤的植物。

會處理氮氣的細菌一進入植物根部細胞，通常會產生根瘤。植物會感應細菌的存在，它的根部細胞會形成一種小疣。

但是，這兩個研究團隊，包括歐卓德的小組和丹麥奧胡斯大學（University of Aarhus）史杜格（Jens Stougaard）的小組，都發現，如果使製造「細胞信號分子CcaMK」的基因發生突變，普通的根部細胞就算沒有細菌在場，一樣也會變成能生出小疣的細胞。

他們還不知道其他農作物是否也有這種自製肥料的能力，但是歐卓德說，他對煙草和蕃茄所做的研究，會解答這個疑問。

歐卓德認為，理論上來說，這應該會成功，「我們能製造空心的小疣，但是這個植物必須讓細菌入侵才行。如果豆科植物能，其他植物應該也能。」

這種科技還在研發初期。史杜格說：「還欠缺一些關鍵步驟。」但是他希望，這種科技可以培育出自製肥料的糧食作物，包括玉米、小麥、大麥和稻米。