近年來，科學家積極研究如何在植物體內建立功能性氮酶活性，以解決糧食安全和環境永續的重大挑戰。
生物固氮作用由氮酶催化，可將大氣中的氮氣 (N₂) 轉化為植物生長所需的氨 (NH₃)。豆科植物可與固氮細菌共生，但非豆科植物則仰賴過量的氮肥。將氮酶工程化應用於非豆科植物面臨諸多挑戰，包括氮酶對氧氣的敏感性、金屬簇組裝的複雜性以及高能量需求等。
然而，合成生物學和人工智能 (AI) 驅動的設計方面的最新進展，已在部分大腸桿菌和酵母菌中實現了氮酶的重構，為此提供了有希望的解決方案。在低氧條件下，將氮酶工程化應用於酵母菌線粒體也有助於克服氧氣限制。
若能完全克服能量成本和氮水平的反馈迴路，則可培育出固氮作物，從而徹底改變永續農業，確保全球糧食安全。這項突破將減少對化肥的依賴，降低污染，並穩定不同農業系統的產量。
此研究成果對台灣生醫產業及農業發展具有重大意義，值得持續關注。
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原始資料來源: Cell 2025-05-28
