中大揭豆類菌可自製天然氮肥
【大公報訊】記者郭如佳報道：全球近半人口糧食依賴化學氮肥，惟該產物生產過程耗能巨大且造成污染，香港中文大學一項研究有望改善這一現狀。中大與法國國家永續發展研究所合作研究發現，一種常見於豆科植物的固氮細菌「慢生根瘤菌」具有獨立的固氮能力，可自行製造天然氮肥。中大生命科學學院副教授羅海偉表示，研究證明其生活在土壤中的狀態，是固氮能力的起點；機制可用於改造和篩選固氮菌株，有望將技術應用主要糧食作物，減少對化學肥料的依賴。
稻麥有望減少依賴化學肥料
研究成果已於《美國國家科學院院刊》發表。目前，稻米、小麥和玉米等主要糧食作物無法像豆科植物般自行製造氮肥，長期依賴化學肥料。中大團隊在香港和內地多個稻田、森林和濕地採集非豆科植物的根系和土壤樣本，從中鑒定出88株慢生根瘤菌。研究發現，這些細菌不但能在土壤中自由生活，更可在非豆科植物根部表面，沒有根瘤保護的情況下進行固氮作用，自行製造天然氮肥。
研究進一步利用基因組分析技術，重建慢生根瘤菌固氮基因的演化歷史，結果顯示其祖先早已具備在土壤中固氮的能力，與豆科植物的共生關係是其後演化而成，推翻了學界長期以來「固氮能力在根瘤內演化」的觀點。團隊同時發現，能夠在土壤中自由固氮的慢生根瘤菌普遍帶有一個名為glbO的關鍵基因，能製造一種蛋白質，保護負責固氮的酶免受氧氣損害；然而，生活於豆科植物根瘤內的細菌因受植物保護，長期演化後已失去此基因。
為進一步驗證結果，團隊與法國國家永續發展研究所Eric Giraud博士團隊合作，研究一種兼具在根瘤內及自由生活狀態下固氮能力的慢生根瘤菌菌株ORS285。結果顯示，關閉其glbO基因後，細菌在土壤中的固氮能力大幅下降，但在根瘤內則維持正常；而將該基因重新導入後，其土壤固氮能力明顯提升。
研究第一作者凌露博士表示，化學肥料成本高昂且對環境造成負擔，而自然早已演化出能免費為植物提供氮肥的細菌，人類需要學會如何善用這些天然資源。
