對大多數植物而言,硝酸鹽是最主要的氮來源。吸收進植物體的硝酸鹽除了可立即在根部組織被利用,或儲存在液泡以備不時之需外,也能運輸到葉部組織再做利用或儲存。透過研究NRT1(PTR)硝酸鹽轉運蛋白家族,我們闡明了參與在吸收、木質部裝載和卸載以及重新分配等數個關鍵步驟的新機制。多項新發現已被寫入教科書內。目前,我們正嘗試找出負責從液泡回收硝酸鹽的轉運蛋白,這是調控硝酸鹽體內平衡仍然未知的關鍵步驟。
硝酸鹽同時也做為信號分子,調控著植物的生長與開花。雙親和性硝酸鹽轉運蛋白CHL1透過第101位蘇氨酸的磷酸化與否,在高、低親和性轉運模式之間作切換。除了是轉運蛋白,CHL1還是硝酸鹽的感應器,我們稱之為轉感子(Transceptor)。CHL1透過雙親和性結合、磷酸化與否以及與兩激酶、一磷酸酶的動態交互作用,CHL1可感知土壤中硝酸鹽濃度的大幅度變化,並誘導不同程度的基因轉錄反應。此機制已成為植物如何感知其他營養素的典範。 NRT1.13是NRT1家族中的另一個轉感子,NRT1.13的研究讓我們知曉植物是如何感測體內硝酸鹽來調節地上部的生長型態和開花時間。我們將繼續採用遺傳學,細胞生物學和生物物理學等方法來理解細胞間的通信和蛋白質間的動態交互作用是如何參與硝酸鹽濃度的感知及時間上的反應變化。
氮是影響農作物生產量的最主要因素。氮肥生產占全球能源消耗的1-2%。然而僅有30-50%所施用的氮肥能真正被作物利用,土壤中過剩的氮肥便會造成的嚴重環境汙染。因此,提高作物的硝酸鹽利用效率是為經營永續農業的當務之急。除了應用ㄧ些NRT1基因來為增強農作物的硝酸鹽利用效率提供新的策略外,我們也將利用全基因組關聯分析,系統性地鑑定出新基因來改善作物的硝酸鹽利用效率。
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