“豆科植物化氮气为氮肥靠啥？”

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早在1888年，德国科学家就发现豆科植物与根瘤菌共生，可以将氮气转化为植物所需的氮营养。 作为豆科植物―根瘤菌共生过程中，豆科植物为根瘤菌提供适宜的固氮环境和生长所需的碳水化合物的回报，根瘤菌将氮气转化为含氮化合物，满足豆科植物对氮元素的诉求。 另外，固定的氮也会释放到土壤中，被其他植物利用。

专家经过多年研究，在豆科植物进化的过程中，豆科植物干细胞的关键基因scr在皮质细胞中表达，另一个干细胞的关键转录因子shr在维管束中表达后迁移到皮质细胞，豆科植物的皮质细胞获得了shr-scr干细胞分子模块。 该干细胞分子模块赋予豆科植物皮层细胞分裂能力，使豆科植物的皮层和非豆科植物不同。 然后，该干细胞分子模块可以被根瘤菌的信号激活。

豆科植物苜蓿根中shr-scr分子模块的过度表达，可以诱导皮质细胞分裂形成根瘤样结构。 在非豆科植物拟南芥和水稻根中异位过度表达的shr-scr分子模块同样可以诱导根皮层细胞分裂。 说明该shr-scr分子模块是植物皮质细胞分裂的充分必要条件，豆科植物皮质细胞获得shr-scr干细胞程序模块可能是豆科植物共生肿瘤固氮的前提。

空气中的氮很丰富，但是植物不能直接利用。 近年来，农业生产为了提高作物产量而大量施用氮肥，不仅影响全球变暖，也严重影响水体的富营养化。 这项事业不仅加深了人们对共生固氮的理解，而且为非豆科植物皮质细胞命运的改造奠定了基础。 为今后减少作物对氮肥的依赖，实现农业生产的可持续快速发展提供了新思路。

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