广岛大学研究生院统合生命科学研究科的上田晃弘教授、大村尚副教授、南平真实助教等人组成的研究团队，揭示了土壤中微生物释放的“气味成分”促进拟南芥生长的机制。该成果有望推动新型植物生长促进剂（生物刺激素）的开发与农业应用。相关研究成果已发表在期刊《Journal of Experimental Botany》的6月24日刊上。
图1 仅在微生物气味物质作用下培育的拟南芥（供图：广岛大学）
“植物生长促进微生物”所释放的能够促进植物生长的物质，被称为生物刺激素，其农业应用前景备受期待。
为此，研究团队在微生物释放的挥发性物质（mVOC）中，筛选了具有促进植物生长作用的物质。
研究人员在培养皿中对拟南芥与微生物进行互不接触的共培养，以此筛选出能够促进生长的微生物。
结果显示，70种微生物中有5种可促进拟南芥生长，研究团队通过16SrDNA分析鉴定了菌种。
随后，研究团队通过对释放的mVOC开展全面分析，共检测出172种物质。对各菌株共有的释放物质进行分析后发现，作为挥发性物质的一种，2,5-二甲基吡嗪能够促进拟南芥生长。已知该物质天然存在于芦笋、生花生、绿茶、烘焙咖啡、烤肉等食材中，是一种带有烤坚果般焦香的香气成分。
将该物质作用于植物后，拟南芥地上部的氮浓度上升，根部负责吸收硝酸与氨的基因活性增强。
为阐明2,5-二甲基吡嗪促进拟南芥生长的机制，研究团队对植物体内必需元素开展全面分析（离子组分析），结果证实拟南芥地上部氮浓度上升，且光合色素——叶绿素与类胡萝卜素的浓度也有所升高。
此外，通过实时PCR开展的基因表达定量分析结果显示，编码硝酸转运体与氨转运体的基因群出现表达诱导现象。由此发现，该物质通过提升植物对硝酸、氨这类氮素养分的获取能力，进而促进植物生长。
上田教授表示：“这项研究的有趣之处在于，能够促进植物生长的有益微生物究竟存在于何处，目前尚不清楚。因此，我们现在仍会前往各类环境采样，以探索新的有益微生物。此外，微生物释放的‘气味（挥发性有机化合物）’相关研究，也是一个非常有意思的领域。即便是人类嗅觉无法感知的种类，或是浓度极低的挥发性物质，也可能对植物生长产生很大影响。相信我们还将不断发现新的有益微生物和有用物质。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of Experimental Botany
论文：Microbial volatile organic compound enhances Arabidopsis growth through activation of nitrate and ammonium transport
DOI：doi.org/10.1093/jxb/erag076
