氮是蛋白質(zhì)與核酸等生命體的基本組成元素，參與了植物的生長(zhǎng)發(fā)育、物質(zhì)合成與代謝等一系列生物學(xué)過(guò)程。雖然空氣中氮元素豐富，但植物卻不能直接利用它。因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了獲得較高的作物產(chǎn)量，人們需要施用大量的氮肥，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染。此前，德國(guó)科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)豆科植物與根瘤菌共生，可以將空氣中富含的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成自身需要的氮素營(yíng)養(yǎng)。如果能讓其他植物擁有豆科植物的這一本領(lǐng)，就能大大減少農(nóng)業(yè)對(duì)氮肥的依賴(lài)。

　　北京時(shí)間今天凌晨，經(jīng)過(guò)八年科研攻關(guān)，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表論文，解答了“為什么豆科植物能與根瘤菌共生固氮”這一科學(xué)問(wèn)題，為降低對(duì)氮肥依賴(lài)、減少環(huán)境污染，提供了新思路。

　　研究發(fā)現(xiàn)植物干細(xì)胞基因SCR在豆科植物皮層細(xì)胞表達(dá)，另一個(gè)干細(xì)胞關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子SHR在維管束表達(dá)后移動(dòng)到皮層細(xì)胞，與SCR一起賦予豆科植物皮層細(xì)胞分裂的潛能，由此，豆科植物與非豆科植物有了不同的命運(yùn)。在豆科植物苜蓿中，SHR-SCR能夠被根瘤菌的信號(hào)激活，誘導(dǎo)皮層分裂，從而形成根瘤。當(dāng)SHR-SCR干細(xì)胞模塊被植入非豆科植物擬南芥或水稻皮層細(xì)胞時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這些皮層細(xì)胞具有了分裂能力。

　　因此，該項(xiàng)研究揭示了豆科植物由于其皮層獲得SHR-SCR干細(xì)胞分子模塊，才會(huì)有別于非豆科植物，具備與根瘤菌共生固氮的潛力，回答了“為什么豆科植物能結(jié)瘤固氮”的問(wèn)題。

　　中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員王二濤說(shuō)，這一研究就為非豆科植物的改造奠定了基礎(chǔ)，也為今后減少作物對(duì)氮肥的依賴(lài)、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。

　　王二濤：“把關(guān)鍵的干細(xì)胞程序放到非豆科里面，非豆科植物的皮層也能分裂，為下一步改造提供了一些基礎(chǔ)。終極目標(biāo)是我們做一個(gè)遺傳改良的植物，使得非豆科植物其根部能容納根瘤菌進(jìn)去，根瘤菌在根部能共生固氮，這樣農(nóng)業(yè)中化肥就能少使用，甚至不使用?！?/p>

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