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  • 【解放日報】這位不會說中文的外籍科學家在上海研究植物,還研究出了名堂有望降低氮肥的使用

    文章來源:分子植物科學卓越創新中心  |  發布時間:2021-10-29  |  【打印】 【關閉

      

    當下,人們往往施用氮肥來提高農作物產量。我國氮肥利用率僅為30%左右,而且化學生產氮肥需要耗費大量的能量。

    豆科植物已經存在了數千萬年,我國周朝的學者就注意到了它對農業的重要性。作為世界三大糧食作物之一,大多豆科植物能形成高效的“固氮工廠”,將空氣中的氮氣轉變成植物可利用的氨,是潛在的新型氮肥來源。

    2021年10月29日,國際學術期刊《科學》在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心杰睿(Jeremy Dale Murray)研究組與合作團隊完成的研究論文,他們闡述了豆科植物“固氮”的新調控機制。這有助于水稻和玉米等非豆科植物實現自主固氮的研究,進而降低氮肥的使用,對于節約農業生產成本和生態環境保護具有重大意義。

    【“根據DNA追溯該調控模式的前世今生”】

    神奇的大自然有天然的生物固氮系統——土壤中的固氮菌,大多豆科植物能與其建立共生關系,形成天然、高效的“固氮工廠”——根瘤。

    根瘤中含有大量的固氮工具,能夠將空氣中的氮氣轉變成植物可利用的氨。為了提高根瘤菌的固氮能力,豆科植物會產生大量豆血紅蛋白來緊密結合根瘤中的氧氣,進而有效提高“固氮工廠”的工作效率,但一直以來豆科植物如何調控豆血紅蛋白基因的表達尚不清楚。

    “每棵植物的歷史都鐫刻在其DNA中,我們則根據其DNA追溯到該調控模式的前世今生?!苯茴Uf。

    NLP家族是植物特有的一類轉錄因子,參與調節植物氮代謝過程。研究團隊發現,NLP家族中的兩個成員NLP2和NIN在根瘤中具有“高人一等”的表達量?!坝幸馑嫉氖?,我們在對NLP2突變體根瘤進行分析時,意外地發現當植物缺少了NLP2后,豆血紅蛋白基因的表達也受到了影響,同時根瘤的固氮能力下降?!?/p>

    該團隊進一步揭示了NLP家族成員NIN和NLP2通過直接結合特殊的“硝酸鹽響應元件”,來激活根瘤中豆血紅蛋白基因的表達,平衡固氮所必需的氧氣微環境。

    該研究首次發現豆科植物中NLP家族直接調控豆血紅蛋白表達,揭示了豆科植物如何建造“固氮工廠”的分子機制,為提高豆科植物的固氮能力提供了理論支撐。

    【“我在上海的研究組規模比之前的都大”】

    杰睿是一名來自加拿大的外籍科學家,如今他是中國科學院分子植物科學卓越創新中心的一名全職研究員。像他一樣的外籍全職科學家,在分子植物卓越中心還有6位,分別來自希臘、日本、韓國和西班牙。

    為何選擇了上海?杰睿說,之前他在英國約翰·英納斯中心工作了7年之久,他的兩位同事謝芳和王二濤,先后來到了分子植物卓越中心,并做出了出色的研究?!斑@個研究機構在國際上也是非常知名的,因此我想來中國看一看?!苯茴5钠拮邮且晃恢袊?,這也堅定了他來到中國的決心。

    如今,杰睿來到上海已經快3年了,盡管不會說中文,但他表示在這里工作很開心。分子植物卓越中心為他配備了科研“管家”,處理各種日常事務,這樣他可以專注于自己的研究?!拔以谏虾5难芯拷M規模比之前的都大,許多想要做的研究都可以去探索?!?/p>

    “能否把豆科植物固氮的基因,放到玉米、水稻等非豆科植物中去,是國際上的一個熱點問題,比爾·蓋茨在國外也資助了相關項目?!狈肿又参镒吭街行母敝魅瓮跫褌フf。

    據介紹,分子植物卓越中心在這方面的研究具有“集群效應”,包括杰睿在內的3個研究組,其研究方向分別處于該領域的“上中下游”,已形成研究的“全鏈條”?!拔覈鴮χ参锟茖W研究的支持力度越來越大,相信會有更多高質量的產出?!?/p>

    文章鏈接:https://web.shobserver.com/staticsg/res/html/web/newsDetail.html?id=418927

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