有助减少农作物化肥使用 中国科学家发现“豆科植物共生固氮的秘密”

  中新网上海12月10日电 (郑莹莹)农业生产通过大量使用氮肥来提高作物产量,容易造成生态环境污染。中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究团队10日在国际知名学术期刊《自然》上发表论文,通过发现控制豆科植物根瘤共生固氮的关键分子模块,为今后减少农作物对氮肥的依赖,实现农业生产可持续发展提供了新思路。


  王二涛介绍,氮素是蛋白质与核酸等生命体的基本组成元素,参与植物的生长发育、物质合成与代谢等一系列生物学过程。空气中氮元素丰富,但植物不能直接利用。当前,农业生产主要通过大量使用氮肥来提高作物产量,但人工合成氮肥不仅耗费大量能源,也造成了严重的生态环境污染。

  早在1888年,德国科学家就发现豆科植物与根瘤菌共生,可以将氮气转化成植物需要的氮素营养,但“为什么豆科植物能与根瘤菌共生固氮”这个问题长期困扰着该领域的研究者。

  王二涛团队通过多年研究,揭示了豆科植物皮层细胞获得SHR-SCR干细胞分子模块,使其有别于非豆科植物,这可能是豆科植物共生结瘤固氮的前提。

  他介绍,该模块的发现,有改变了非豆科植物的“共生固氮潜能”的可能,“如果把这个分子模块放到水稻等非豆科植物里,这些非豆科植物的皮层也可以分裂,这就为我们将来改造非豆科植物并使其皮层具有分裂能力奠定了基础。”

  王二涛说,“通过这个研究,我们希望能够为将来更好地利用豆科植物与根瘤菌共生奠定基础,同时在农业中进行豆科植物与其他非豆科植物的轮作,最终为农业降低化肥使用奠定理论基础。”

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心副主任龚继明评价,这个发现并非马上可以“固氮”,其更重要的意义在于,发现了豆科植物之所以可以固氮的非常重要的一个步骤,“相当于筑巢引凤,巢筑了,凤才可以安家。”(完)

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