科學(xué)家發(fā)現(xiàn)豆科植物“結(jié)瘤固氮”的奧秘
2020-12-10 16:31:42 來源: 新華網(wǎng)
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  新華社上海12月10日電(記者張建松)氮素是地球上的生命體基本組成元素,參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育、物質(zhì)合成與代謝等一系列生物學(xué)過程。空氣中氮元素豐富,但植物不能直接利用。

  早在1888年,德國(guó)科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)豆科植物與根瘤菌共生,可以將氮?dú)廪D(zhuǎn)化成植物需要的氮素營(yíng)養(yǎng)。在豆科植物與根瘤菌“合作共贏”的共生關(guān)系中,豆科植物為根瘤菌提供合適的固氮環(huán)境及生長(zhǎng)必需的碳水化合物;作為回報(bào),根瘤菌則將氮?dú)廪D(zhuǎn)變成含氮化合物,滿足豆科植物對(duì)氮元素的需求。

  為什么豆科植物能與根瘤菌共生固氮,而別的植物則沒有這項(xiàng)技能?科學(xué)家對(duì)此深感好奇,但始終沒有搞清楚。一百多年來,成為困擾該領(lǐng)域研究者的一大難題。

  中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì),通過現(xiàn)代分子生物手段,發(fā)現(xiàn)豆科植物之所以能“結(jié)瘤固氮”,是因?yàn)槠淦蛹?xì)胞獲得一種植物發(fā)育的干細(xì)胞關(guān)鍵分子模塊“SHR-SCR”。該干細(xì)胞分子模塊,可賦予豆科植物皮層細(xì)胞分裂能力,使豆科植物的皮層與非豆科植物不同。同時(shí),該干細(xì)胞分子模塊還能被根瘤菌的信號(hào)激活,誘導(dǎo)豆科植物形成根瘤,從而共生固氮。

  業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,這一研究發(fā)現(xiàn)了控制豆科植物根瘤共生固氮的關(guān)鍵分子模塊,不僅加深了人們對(duì)共生固氮的理解,回答了“為什么豆科植物能結(jié)瘤固氮”這一科學(xué)問題。同時(shí),也為非豆科植物皮層細(xì)胞命運(yùn)的改造奠定了基礎(chǔ),為今后減少作物對(duì)氮肥的依賴,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展,提供了新的思路。

  12月10日,國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表了這項(xiàng)研究論文。

【糾錯(cuò)】 責(zé)任編輯: 張樵蘇
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