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面向世界科技前沿七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,面向国家重大需求七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,面向国民经济主战场,率先实现科学技术跨越发展七乐国际-首页_欢迎您,率先建成国家创新人才高地七乐国际-首页_欢迎您,率先建成国家高水平科技智库七乐国际-首页_欢迎您,率先建设国际一流科研机构七乐国际-首页_欢迎您。

——中国科学院办院方针

七乐国际-首页_欢迎您 > 科研进展

科学家在豆科植物根瘤发育研究中获进展

2020-12-10 分子植物科学卓越创新中心
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语音播报

[video:豆科植物共生固氮的秘密]
    

  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七乐国际-首页_欢迎您、物质合成与代谢等生物学过程七乐国际-首页_欢迎您∑呃止?首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您?掌械胤岣?七乐国际-首页_欢迎您,但植物不能直接利用七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您。当前七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,农业生产主要通过大量施用氮肥来提高作物产量七乐国际-首页_欢迎您,人工合成氮肥耗费大量能源七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,并造成严重的生态环境污染七乐国际-首页_欢迎您。

  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七乐国际-首页_欢迎您;作为回报七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,根瘤菌将氮气转变成含氮化合物七乐国际-首页_欢迎您,满足豆科植物对氮元素的需求。另外七乐国际-首页_欢迎您,固定的氮素也会释放到土壤中,被其他植物利用七乐国际-首页_欢迎您。能够与固氮细菌进行共生固氮的物种只分布于豆目七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您、蔷薇目七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您、葫芦目和壳斗目中七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,以豆科植物-根瘤菌共生固氮研究较多。

  一百多年来七乐国际-首页_欢迎您,对豆科植物-根瘤菌共生固氮的研究一直是生物学研究的热点前沿领域七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您。其中七乐国际-首页_欢迎您,“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学者七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您。12月10日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究团队在《自然》上发表论文An SHR–SCR module specifies legume cortical cell fate to enable nodulation七乐国际-首页_欢迎您,揭示豆科植物皮层细胞获得SHR-SCR干细胞分子钠呃止?首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您??,使其有别于非豆科植物。这或是豆科植物共生结瘤固氮的前提事件七乐国际-首页_欢迎您,回答了“为什么豆科植物能结瘤固氮”这一科学问题。

  SHR-SCR是植物发育的干细胞程序关键钠呃止?首页_欢迎您?槠呃止?首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,在植物干细胞区域和内皮层表达。研究发现七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,在豆科植物进化过程中七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,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七乐国际-首页_欢迎您,这样豆科植物的皮层细胞获得了SHR-SCR干细胞分子???。该干细胞分子?七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您?楦秤瓒箍浦参锲げ阆赴至涯芰?,使豆科植物的皮层与非豆科植物不同。同时,该干细胞分子??槟芄槐桓鼍男藕偶せ钇呃止?首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,诱导豆科植物苜蓿的皮层分裂,形成根瘤七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您。

  当在豆科植物苜蓿根中过量表达SHR-SCR分子?七乐国际-首页_欢迎您?槭逼呃止?首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,可以诱导皮层细胞分裂形成根瘤样结构七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您。在非豆科植物拟南芥和水稻根中异位过量表达SHR-SCR分子钠呃止?首页_欢迎您?橥梢杂盏几げ阆赴至?七乐国际-首页_欢迎您,因此SHR-SCR分子?七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您?槭侵参锲げ阆赴至训某浞直匾跫呃止?首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,表明豆科植物的皮层细胞获得了SHR-SCR干细胞程序钠呃止?首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您?榭赡苁嵌箍浦参锕采崃龉痰那疤崾录?。

  该研究发现了控制豆科植物根瘤共生固氮的关键分子钠呃止?首页_欢迎您?槠呃止?首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,加深了人们对共生固氮的理解七乐国际-首页_欢迎您七乐国际-首页_欢迎您,为非豆科植物皮层细胞命运的改造奠定了基础七乐国际-首页_欢迎您,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七乐国际-首页_欢迎您。 

  论文链接

豆科植物根瘤发育机制

苜蓿根瘤器官

根瘤菌(蓝色)侵染的根瘤器官

打印 责任编辑:侯茜
  • 授时中心实现双激发谱锶原子光钟

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