牽一磷而動全身:植物於磷酸缺乏下之系統性反應
磷酸是植物生長的必要營養成分之一,然而土壤中的磷酸大多為植物無法直接吸收的化學形式,因而限制了植物的生長與繁衍。植物為了因應缺乏磷酸的窘境,地上的葉部與地下的根部之因應方式雖有不同,但相互協調,一方面增加在根部從土壤中吸收磷酸的能力,另一方面調整磷酸在體內的分配及代謝。對複雜的生物體如植物來說,為了反應對環境的改變以維持體內的衡定,不同器官或組織間的溝通,占有舉足輕重的地位,所謂牽一髮而動全身。為了達到有效率的溝通,植物會藉由維管束組織來傳遞著不同的系統性訊息。在過去的研究以各式各樣的實驗方法,已找出產生自地上部或根部並傳送於維管束組織的訊息分子。這些訊息分子包括了光合作用產物、植物賀爾蒙、微型核醣核酸、以及磷酸。除此,這些訊息分子下游的訊息傳遞路徑,也陸續被闡明;而在不同訊息傳遞路徑間的交互網絡,正顯示出植物感應磷酸的訊息網絡之複雜。在這篇文章中,我們彙整了過去用於研究植物缺磷相關之系統性訊息傳遞的實驗方法,以及近年來的新發現,並探討此領域未來的重要挑戰,例如植物如何藉由不同組織間的訊息傳遞,整合缺磷反應以保持磷酸在植物體內適當的生理濃度。研究之成果,盼有助於改良農作物利用磷酸的效率,以改善糧食的生產。
林維怡、黃登魁、梁尚捷、邱子珍* (2014) Journal of Experimental Botany, 65: 1817-1827