氮是蛋白质与核酸等生命体的基本组成元素，参与了植物的生长发育、物质合成与代谢等一系列生物学过程。虽然空气中氮元素丰富，但植物却不能直接利用它。因此在农业生产中，为了获得较高的作物产量，人们需要施用大量的氮肥，导致生态环境严重污染。此前，德国科学家就发现豆科植物与根瘤菌共生，可以将空气中富含的氮气转化成自身需要的氮素营养。如果能让其他植物拥有豆科植物的这一本领，就能大大减少农业对氮肥的依赖。

　　北京时间今天凌晨，经过八年科研攻关，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国际顶尖学术期刊《自然》上发表论文，解答了“为什么豆科植物能与根瘤菌共生固氮”这一科学问题，为降低对氮肥依赖、减少环境污染，提供了新思路。

　　研究发现植物干细胞基因SCR在豆科植物皮层细胞表达，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，与SCR一起赋予豆科植物皮层细胞分裂的潜能，由此，豆科植物与非豆科植物有了不同的命运。在豆科植物苜蓿中，SHR-SCR能够被根瘤菌的信号激活，诱导皮层分裂，从而形成根瘤。当SHR-SCR干细胞模块被植入非豆科植物拟南芥或水稻皮层细胞时，研究团队发现这些皮层细胞具有了分裂能力。

　　因此，该项研究揭示了豆科植物由于其皮层获得SHR-SCR干细胞分子模块，才会有别于非豆科植物，具备与根瘤菌共生固氮的潜力，回答了“为什么豆科植物能结瘤固氮”的问题。

　　中科院分子植物科学卓越创新中心研究员王二涛说，这一研究就为非豆科植物的改造奠定了基础，也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的思路。

　　王二涛：“把关键的干细胞程序放到非豆科里面，非豆科植物的皮层也能分裂，为下一步改造提供了一些基础。终极目标是我们做一个遗传改良的植物，使得非豆科植物其根部能容纳根瘤菌进去，根瘤菌在根部能共生固氮，这样农业中化肥就能少使用，甚至不使用。”

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