首頁發布時間: 2026-01-07
在淹水因缺氧而產生過量亞鐵離子的稻田中，水稻依靠兩大保護機制生存：一、根內形成如通風管道般的「通氣組織」幫助輸送地上部的氧氣到根部；二、氧氣將亞鐵離子氧化為成不溶的三價鐵，在根表沈澱形成紅棕色的「鐵斑」，降低過高濃度亞鐵離子對根部所造成的毒性。「鐵斑」除了可抵抗過量鐵及其他有毒金屬，也有集中營養素利於植物吸收的重要功能。「通氣組織」與「鐵斑」長期被視為有因果關係、密不可分，但實際上缺乏直接研究實證。
為釐清鐵斑的形成機制，本院農業生物科技研究中心葉國楨特聘研究員領導的團隊，利用中興大學農藝學系王強生教授所收集的化學突變水稻進行遺傳篩選，釐清通氣組織與鐵斑間的關係。研究突破則來自團隊中本院TIGP國際研究生Jeevan Kumar Shrestha（傑凡）的參與，他整理相關突變株後發現，除了同時缺乏通氣組織與鐵班的突變株外，也有數株保有通氣組織但缺乏鐵斑的突變株，顯示通氣組織帶來氧氣並非鐵斑形成的決定要素。
進一步基因定位顯示，同時缺乏鐵斑與通氣組織植物的突變基因是負責胡蘿蔔素生合成的OsPSY2。這個基因的功能會影響strigolactones(SLs)與離層酸(abscisic acid,ABA)這兩種植物荷爾蒙的生成。經過跨國研究團隊合作研究分析發現，突變株的SLs與ABA含量皆大幅下降。單補充SLs可以恢復通氣組織的構造，但無法恢復鐵斑；補充ABA則可以恢復鐵斑，但對通氣組織構造毫無效果，顯示這兩種特徵可以獨立存在，此研究首次以實證推翻長期的錯誤認知，揭示鐵斑與通氣組織分別由兩條獨立的訊號傳遞途徑調控，為發育生物學提供一個全新的根系發育調控機制，並為研發與培育耐淹水與耐高鐵逆境的稻作開啟新方向。
此研究由中研院永續計畫及國科會支持，研究成果已於2026年1月2日發表於《自然植物》(Nature Plants)。
