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助力减少化肥使用新路径的开发!科学家揭秘豆科植物的待“菌”之道

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5月6日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队在《自然》发表研究,揭秘豆科植物与根瘤菌“友好相处”的机制。

自然界中,豆科植物与根瘤菌共生,植物为根瘤菌提供住所和食物,根瘤菌将氮气转化为铵态氮,减少植物对化学氮肥的依赖,对可持续农业意义重大。王二涛团队前期发现植物有区分“敌友”的“感知系统”及“免疫抑制”系统,但作用机制不明。

此次研究发现,豆科植物有“信号识别系统”。根瘤菌靠近时,植物分泌“结瘤因子”,细胞表面受体蛋白MtNFP和MtLYK3识别该信号,其中MtLYK3有“激活开关”功能。信号传递中,细胞质内的类受体激酶蛋白MtLICK1/2作用关键,它既能“开门迎客”,与MtLYK3激活共生信号通路,促使根瘤形成,让根瘤菌进入共生固氮;又能“关门御敌”,在侵染初期抑制免疫,避免“误伤”,共生建立后精准把控免疫稳态,抵御病原菌。

当下,豆科植物能天然固氮,水稻、小麦等主粮作物依赖大量氮肥。王二涛表示,若能在其他作物“安装”类似共生系统,有望让粮食作物“自给自足”,减少化肥使用,推动绿色农业发展。 

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