利用獨腳金內酯對抗低重力 太空中竟也能種植植物

【本刊訊】由於外星球的土壤營養成分與地球不同,加上重力上的問題,若要在月球或其他的星球上種植植物,恐難以想像。近期,瑞士蘇黎世大學(University of Zurich)的植物學家表示,一種名為「獨腳金內酯(strigolactone)」的植物激素或許能讓植物順利栽種於外太空及外星環境中,這種激素能夠保持真菌與植物之間的共生關係,即使處於嚴苛的環境中,植物仍然能夠穩定生長。

在外太空栽種植物的想法行之有年,除了NASA外,一些私人太空探索公司也有相同的願景,希望未來有朝一日在其他星球建立殖民地之時,這項技術能夠為太空人解決糧食問題。然而,由於外星球的土壤成分與地球大不相同,甚至有可能當地的土壤營養成分較地球低,因此在當地種植勢必是一大挑戰。當然還有另一種選擇,就是將營養成分豐富的土壤與肥料從地球運送上外太空,但這樣一來將會提高運輸成本。

為解決在外太空種植植物的問題,蘇黎世大學的研究團隊深入探究真菌與植物根部之間的共生關係。在這樣的共生關係中,真菌的菌絲能夠為植物根部提供額外的水分、氮、磷酸鹽及其它養分,而植物也會產生糖分及脂肪作為對真菌的回報。植物與真菌的共生關係是由獨腳金內酯相關的激素產生連結,而對於養分較低的土壤,這樣的互利共生可以增加植物的生長,也因此能夠提升農作物的產量。

除了土壤養分的不足外,在太空之中,植物要面臨另外一項來自「重力」的挑戰。為了研究太空環境對植物的生長影響,研究團隊在模擬低重力的條件下培養矮牽牛及真菌。實驗發現,在低重力的環境之下阻礙真菌的生長,進而減少矮牽牛從土壤所獲取的營養成分,植物與真菌的共生關係會受重力所影響,但獨腳金內酯卻能夠抵銷這種負面影響──即使是在低重力的情況下,獨腳金內酯依舊能夠使矮牽牛在營養成分較低的土壤中成長。

研究人員表示,未來如果要在太空或其他充滿挑戰的星球環境中種植植物,對於促進真菌生長,使植物與真菌保持共生關係是絕對必要的。使用獨腳金內酯是讓植物順利生長非常具有潛力的作法,該項研究對於未來的太空任務設計,勢必有著極大的影響。

新聞來源
Guowei Liu et al., Simulated microgravity and the antagonistic influence of strigolactone on plant nutrient uptake in low nutrient conditions, npj Microgravity, 2018.

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