豆科植物根瘤發育機制 中科院分子植物科學卓越創新中心供圖
中新網上海12月10日電 (鄭瑩瑩)農業生產通過大量使用氮肥來提高作物產量，容易造成生態環境汙染。中國科學院分子植物科學卓越創新中心王二濤研究團隊10日在國際知名學術期刊《自然》上發表論文，通過發現控制豆科植物根瘤共生固氮的關鍵分子模塊，為今後減少農作物對氮肥的依賴，實現農業生產可持續發展提供了新思路。
王二濤介紹，氮素是蛋白質與核酸等生命體的基本組成元素，參與植物的生長發育、物質合成與代謝等一系列生物學過程。空氣中氮元素豐富，但植物不能直接利用。當前，農業生產主要通過大量使用氮肥來提高作物產量，但人工合成氮肥不僅耗費大量能源，也造成了嚴重的生態環境汙染。
早在1888年，德國科學家就發現豆科植物與根瘤菌共生，可以將氮氣轉化成植物需要的氮素營養，但「為什麼豆科植物能與根瘤菌共生固氮」這個問題長期困擾著該領域的研究者。
王二濤團隊通過多年研究，揭示了豆科植物皮層細胞獲得SHR-SCR幹細胞分子模塊，使其有別於非豆科植物，這可能是豆科植物共生結瘤固氮的前提。
他介紹，該模塊的發現，有改變了非豆科植物的「共生固氮潛能」的可能，「如果把這個分子模塊放到水稻等非豆科植物裡，這些非豆科植物的皮層也可以分裂，這就為我們將來改造非豆科植物並使其皮層具有分裂能力奠定了基礎。」
王二濤說，「通過這個研究，我們希望能夠為將來更好地利用豆科植物與根瘤菌共生奠定基礎，同時在農業中進行豆科植物與其他非豆科植物的輪作，最終為農業降低化肥使用奠定理論基礎。」
中國科學院分子植物科學卓越創新中心副主任龔繼明評價，這個發現並非馬上可以「固氮」，其更重要的意義在於，發現了豆科植物之所以可以固氮的非常重要的一個步驟，「相當於築巢引鳳，巢築了，鳳才可以安家。」(完)