揭示豆科植物共生固氮的奧秘丨亮點成果

2021-02-15 中科院之聲

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完成單位：中國科學院分子植物科學卓越創新中心 

農業生產主要通過大量施用氮肥來提高作物產量，不僅耗費大量能源，也造成了嚴重的生態環境汙染。豆科植物共生固氮，可以使豆科植物生長不依賴化肥，同時降低農業化肥汙染。130多年來，研究人員一直試圖揭示「為什麼豆科植物能與根瘤菌共生固氮」這一科學問題。

　　

中國科學院分子植物科學卓越創新中心王二濤團隊發現豆科植物幹細胞關鍵基因SCR在皮層細胞表達，另一個幹細胞關鍵轉錄因子SHR在維管束表達後移動到皮層細胞，這樣豆科植物的皮層細胞獲得了SHR-SCR幹細胞分子模塊。該幹細胞分子模塊賦予豆科植物皮層細胞分裂能力，使豆科植物的皮層與非豆科植物不同。該分子模塊能夠被根瘤菌的信號激活，誘導皮層分裂，形成根瘤。在非豆科植物擬南芥和水稻根中異位過量表達SHR-SCR分子模塊可誘導根皮層細胞分裂，表明豆科植物的皮層細胞獲得了SHR-SCR幹細胞程序模塊是豆科植物共生結瘤固氮的前提事件，為提高豆科植物固氮效率和非豆科植物共生奠定了理論基礎。相關成果於2020年12月9日在線發表在《自然》雜誌上。該研究得到中科院戰略性先導科技專項（B類）「植物特化性狀形成及定向發育調控」等的支持。

MtSHR-MtSCR幹細胞模塊賦予豆科植物與根瘤菌共生固氮的分子機制

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來源：中國科學院網站

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