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研究|科学家发现豆科植物“结瘤固氮”的奥秘

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新华社上海12月10日电(采访人员张建松)氮素是地球上的生命体基本组成元素 ， 参与植物的生长发育、物质合成与代谢等一系列生物学过程 。 空气中氮元素丰富 ， 但植物不能直接利用 。
早在1888年 ， 德国科学家就发现豆科植物与根瘤菌共生 ， 可以将氮气转化成植物需要的氮素营养 。 在豆科植物与根瘤菌“合作共赢”的共生关系中 ， 豆科植物为根瘤菌提供合适的固氮环境及生长必需的碳水化合物；作为回报 ， 根瘤菌则将氮气转变成含氮化合物 ， 满足豆科植物对氮元素的需求 。
为什么豆科植物能与根瘤菌共生固氮 ， 而别的植物则没有这项技能？科学家对此深感好奇 ， 但始终没有搞清楚 。 一百多年来 ， 成为困扰该领域研究者的一大难题 。
中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛带领研究团队 ， 通过现代分子生物手段 ， 发现豆科植物之所以能“结瘤固氮” ， 是因为其皮层细胞获得一种植物发育的干细胞关键分子模块“SHR-SCR” 。 该干细胞分子模块 ， 可赋予豆科植物皮层细胞分裂能力 ， 使豆科植物的皮层与非豆科植物不同 。 同时 ， 该干细胞分子模块还能被根瘤菌的信号激活 ， 诱导豆科植物形成根瘤 ， 从而共生固氮 。
业内专家认为 ， 这一研究发现了控制豆科植物根瘤共生固氮的关键分子模块 ， 不仅加深了人们对共生固氮的理解 ， 回答了“为什么豆科植物能结瘤固氮”这一科学问题 。 同时 ， 也为非豆科植物皮层细胞命运的改造奠定了基础 ， 为今后减少作物对氮肥的依赖 ， 实现农业生产的可持续发展 ， 提供了新的思路 。
【研究|科学家发现豆科植物“结瘤固氮”的奥秘】12月10日 ， 国际权威学术期刊《自然》杂志发表了这项研究论文 。
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