廣島大學研究生院統合生命科學研究科的上田晃弘教授、大村尚副教授、南平真實助教等人組成的研究團隊，揭示了土壤中微生物釋放的「氣味成分」促進擬南芥生長的機制。該成果有望推動新型植物生長促進劑（生物刺激素）的開發與農業應用。相關研究成果已發表在期刊《Journal of Experimental Botany》的6月24日刊上。
圖1 僅在微生物氣味物質作用下培育的擬南芥（圖片提供：廣島大學）
「植物生長促進微生物」所釋放的能夠促進植物生長的物質，被稱為生物刺激素，其農業應用前景備受期待。
為此，研究團隊在微生物釋放的揮發性物質（mVOC）中，篩選了具有促進植物生長作用的物質。
研究人員在培養皿中對擬南芥與微生物進行互不接觸的共培養，以此篩選出能夠促進生長的微生物。
結果顯示，70種微生物中有5種可促進擬南芥生長，研究團隊透過16SrDNA分析鑑定了菌種。
隨後，研究團隊透過對釋放的mVOC進行全面分析，共檢測出172種物質。對各菌株共有的釋放物質進行分析後發現，作為揮發性物質的一種，2,5-二甲基吡嗪能夠促進擬南芥生長。已知該物質天然存在於蘆筍、生花生、綠茶、烘焙咖啡、烤肉等食材中，是一種帶有烤堅果般焦香的香氣成分。
將該物質作用於植物後，擬南芥地上部的氮濃度上升，根部負責吸收硝酸與氨的基因活性增強。
為闡明2,5-二甲基吡嗪促進擬南芥生長的機制，研究團隊對植物體內必需元素進行全面分析（離子組分析），結果證實擬南芥地上部氮濃度上升，且光合色素——葉綠素與類胡蘿蔔素的濃度也有所升高。
此外，透過即時PCR開展的基因表達定量分析結果顯示，編碼硝酸轉運體與氨轉運體的基因群出現表達誘導現象。由此發現，該物質透過提升植物對硝酸、氨這類氮素養分的取得能力，進而促進植物生長。
上田教授表示：「這項研究的有趣之處在於，能夠促進植物生長的有益微生物究竟存在於何處，目前尚不清楚。因此，我們現在仍會前往各類環境採樣，以探索新的有益微生物。此外，微生物釋放的‘氣味（揮發性有機化合物）’相關研究，也是一個非常有意思的領域。即便是人類嗅覺無法感知的種類，或是濃度極低的揮發性物質，也可能對植物生長產生很大影響。相信我們還將不斷發現新的有益微生物和有用物質。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Journal of Experimental Botany
論文：Microbial volatile organic compound enhances Arabidopsis growth through activation of nitrate and ammonium transport
DOI：doi.org/10.1093/jxb/erag076
