胡蘿蔔素生合成透過通氣組織與鐵斑形成驅動水稻根系可塑性

本研究釐清了鐵斑與通氣組織形成的分子機制，首次證實這兩項長期被認為在機制上相互連結的根系適應過程，其實是由不同的植物荷爾蒙途徑獨立調控。

透過正向遺傳篩選，我們在水稻品種 IR64 中鑑定出一株同時缺乏通氣組織發育與鐵斑形成的突變體，其致病基因定位為胡蘿蔔素生合成關鍵酵素Phytoene Synthase 2（OsPSY2）。研究顯示，OsPSY2 調控胡蘿蔔素衍生的植物荷爾蒙，其中獨腳金內酯（strigolactones, SLs）負責調控通氣組織形成，而離層酸（abscisic acid, ABA）則調控鐵斑沉積。在 psy2 突變體中，外源施用 SL 可恢復通氣組織，但無法恢復鐵斑；相反地，施用 ABA 可恢復鐵斑形成，卻不影響通氣組織，明確證實兩者具有彼此獨立的調控角色。

此研究挑戰了長期以來對植物根系適應鐵逆境的傳統觀點，並深化了我們對植物—環境交互作用中荷爾蒙調控機制的理解。本研究在闡明植物如何整合荷爾蒙訊號以驅動根系可塑性方面取得重要進展，對於提升作物在鐵毒性與淹水環境下的適應能力具有廣泛意義。鑑於鐵恆定性對水稻生產的重要性，這些發現亦為未來培育耐逆境水稻品種提供了潛在應用方向。研究結果發表於 Nature Plants 2026, https://www.nature.com/articles/s41477-025-02170-y

葉國楨

J. K. Shrestha, C.-Y. Lin, J. Y. Wang, I-C. Tang, C.-H. Hu, M. Tsednee, Y. Zhang, M. Jamil, L.M.T. Berqdar, I. Blilou, S. Al-Babili, C.-S. Wang, and K.-C. Yeh * (2026) 胡蘿蔔素生合成透過通氣組織與鐵斑形成驅動水稻根系可塑性 Nature Plants, DOI: 10.1038/s41477-025-02170-y.