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豆科植物也有“智能門禁系統”?這個關鍵角色能幫忙“關門御敵”

2025-05-07 來源:央視新聞 分享:

記者從中國科學院分子植物科學卓越創新中心獲悉,該中心王二濤科研團隊研究發現,豆科植物具有一套巧妙的“信號識別系統”,能夠精準辨別根瘤菌。當根瘤菌靠近時,會分泌一種名為“結瘤因子”的信號分子。植物細胞表面的受體蛋白能夠識別這一信號。那么,信號如何在植物細胞內傳遞?研究團隊發現,細胞質內的類受體激酶蛋白MtLICK1/2扮演了關鍵角色,能促使植物形成根瘤器官,允許根瘤菌進入植物細胞共生固氮。該成果北京時間5月6日在國際學術期刊《自然》發表。

在自然界中,豆科植物與根瘤菌的“合作”堪稱典范——植物為根瘤菌提供住所(根瘤器官)和食物(光合產物),而根瘤菌則發揮“固氮工廠”的作用,將空氣中植物無法直接利用的氮氣轉化為可吸收的銨態氮。這種共生關系不僅高效環保,還能減少植物生長對化學氮肥的依賴,對可持續農業發展意義重大。

科研人員指出,類受體激酶蛋白MtLICK1/2不僅能與根瘤菌建立共生,還能幫助植物“關門御敵”,調節免疫反應。在根瘤菌侵染初期,MtLICK1/2會迅速抑制免疫反應(包括活性氧爆發和防御基因表達等),避免植物對根瘤菌“誤傷”。待共生關系建立后,它又能精準把控植物的免疫穩態,有效抵御病原菌的侵染。這種調控模式就像植物的“智能門禁系統”,MtLICK1/2就如同那個既能識別友軍,又能阻擋敵人的“衛兵”,在植物與微生物的互作中發揮著關鍵作用。

這項研究有望為農業綠色發展帶來新希望。目前,大豆、花生等豆科植物能天然固氮,但水稻、小麥等主糧作物不具備這種能力,生產上依賴大量氮肥。如果科學家能在其他作物中“安裝”類似的共生系統,未來或許能讓糧食作物也實現“自給自足”,大幅減少化肥使用,推動綠色農業高質量發展。

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