Nature|中科院王二涛:发现了控制豆科植物根瘤共生固氮的关键分子模块
1888年，德国科学家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。在豆科植物-根瘤菌共生中，豆科植物为根瘤菌提供合适的固氮环境及生长所必需的碳水化合物。根瘤菌将氮气转变成含氮化合物，满足豆科植物对氮的需求。其中，“为什么豆科植物能与根瘤菌共生固氮”的问题一直困扰着该领域的科研人员。
近期，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队在Nature (IF 43) 发表了一篇题为An SHR–SCR module specifies legume cortical cell fate to enable nodulation的研究论文。研究发现，在豆科植物进化过程中，豆科植物干细胞关键基因SCR在皮层细胞表达，另一个干细胞关键转录因子SHR在维管束表达后移动到皮层细胞，这样豆科植物的皮层细胞获得了SHR-SCR干细胞分子模块，该干细胞分子模块赋予豆科植物皮层细胞分裂能力，从而使得豆科植物的皮层与非豆科植物不同。同时，该干细胞分子模块能够被根瘤菌的信号激活，诱导豆科植物苜蓿的皮层分裂，形成根瘤。
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当在豆科植物苜蓿根中过量表达SHR-SCR分子模块时，可以诱导皮层细胞分裂形成根瘤样结构。在非豆科植物拟南芥和水稻根中异位过量表达SHR-SCR分子模块同样可以诱导根皮层细胞分裂，因此SHR-SCR分子模块是植物皮层细胞分裂的充分必要条件，表明豆科植物的皮层细胞获得了SHR-SCR干细胞程序模块可能是豆科植物共生结瘤固氮的前提事件，回答了“为什么豆科植物能结瘤固氮”这一科学问题。
该研究发现了控制豆科植物根瘤共生固氮的关键分子模块，加深了科研人员对共生固氮的理解，为非豆科植物皮层细胞命运的改造奠定了基础，并为今后减少作物对氮肥的依赖，实现农业生产的可持续发展提供了新思路。
以上新闻来自中国科学院。
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