【前沿】基因組團跨界 打造植物固氮「超人」

2021-02-25 世界農化網

　　
可以肯定的是，在自然界的「固氮工廠」中，產生核心酶固然重要，但酶是否擁有活性、能否完成氮元素由游離態到化合態的「固定」工作，細胞中的其他配套系統怎樣發揮作用也至關重要。「對於構建能夠固氮的植物，通過優化啟動子、調控基因等幫助核心基因群（固氮基因）表達是一方面，探求輔助系統的工作細節也是研究的關鍵。」田長富說。為此，通過基礎研究探尋整個「固氮行動」的參與基因和細胞通路等分子機制，最終發現固氮「觸發器」和「自適應調控系統」，是推動應用的關鍵。

　　
「對於根瘤菌與植物的共生固氮體系，長久以來，人們一直認為包括結瘤和固氮基因在內的關鍵共生基因的水平轉移是根瘤菌建立共生的決定因素，但也有一些根瘤菌缺少典型的結瘤基因。隨著近年來研究的不斷深入，人們逐漸認識到：核心共生固氮基因功能與受體基因組功能的整合效果是影響固氮效率的重要因素。」田長富說，在禾本科等非豆科植物構建根瘤菌共生固氮體系時也需要考慮類似問題。

　　
「多基因控制的生物固氮基因工程研究挑戰很大，還伴隨著基因組中其他功能的『輔佐』。」田長富總結道，固氮系統的整個藍圖仍未被破解——（結瘤）固氮功能在原核生物不同菌種中的整合效率及其分子機制，核心固氮功能與植物基因組功能的適配性，核心結瘤功能與非豆科植物的適配性等科學問題亟待重點研究。當基礎研究有所突破後，才能更有效地推動「生物固氮」的應用。

 

來源:科技日報

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