新華社客戶端上海10月29日電（記者 張建松）神奇的自然界有一種天然的生物固氮系統(tǒng)——土壤中的固氮菌。豆科植物大多能與固氮根瘤菌建立共生關(guān)系，形成高效的“固氮工廠”——根瘤。

根瘤中含有大量的固氮工具——類菌體。類菌體內(nèi)的固氮酶，能將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變成植物可利用的氨，同時植物可提供根瘤菌需要的碳水化合物，從而互惠互利。

類似于人體血液中的血紅蛋白，豆科植物根瘤中也有豆血紅蛋白。豆血紅蛋白的含量和組分，直接影響根瘤內(nèi)固氮酶的活性，在豆科植物生物固氮中發(fā)揮關(guān)鍵作用。但是迄今為止，有關(guān)根瘤內(nèi)豆血紅蛋白基因表達調(diào)控機制尚不清楚。

10月29日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心杰睿（Jeremy Dale Murray）研究組及合作團隊的最新研究成果，他們的研究首次發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子NLP家族調(diào)控根瘤中豆血紅蛋白基因表達的分子機制。

團隊的進一步研究還揭示了NLP家族成員NIN和NLP2，通過直接結(jié)合豆科植物保守的“雙重硝酸鹽響應(yīng)元件”，來激活根瘤中豆血紅蛋白基因的表達，平衡固氮所必需的氧氣微環(huán)境。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，生物固氮作為潛在的新型氮肥來源，對于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。該研究成果闡述了豆科植物生物固氮的新調(diào)控機制，為提高豆科植物的固氮能力提供了理論基礎(chǔ)，并有助于對水稻和玉米等非豆科植物實現(xiàn)自主固氮的研究，進而降低工業(yè)氮肥的使用，對于節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和生態(tài)環(huán)境保護具有重要意義。

這項研究得到中科院基礎(chǔ)研究青年科學(xué)家項目、國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)項目、中國科學(xué)院先導(dǎo)科技專項和國家重點實驗室的資助。

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