這是奧胡斯大學分子生物學教授 Kasper Røjkjær Andersen 和 Simona Radutoiu 的結論。
他們的新研究指出了重要的生物學線索，可以幫助減少農業對人造肥料的嚴重依賴。
植物需要氮才能生長。大多數作物只能從肥料中獲取氮。豌豆、三葉草和豆類等小群植物無需添加氮即可生長。他們通過與特定細菌建立夥伴關係來將空氣中的氮轉化為植物可以吸收的形式來做到這一點。
揭開自然固氮背後的秘密
世界各地的科學家正在努力了解這種天然固氮能力的遺傳和分子基礎。希望這一特性最終能夠應用於小麥、大麥和玉米等主要作物。
如果成功的話這些植物可以自己供應氮。這一變化將減少對合成肥料的需求。目前，這約佔全球能源使用量的 2%。並造成大量二氧化碳排放。
奧爾胡斯大學的研究人員發現植物中的輕微受體變化會導致植物暫時關閉其免疫防禦。並與固氮細菌形成合作關係。
植物如何選擇保護與合作？
植物依靠細胞表面受體來感知來自土壤微生物的化學信號。
一些細菌會釋放化合物來警告植物它們是“敵人”並鼓勵植物採取防禦行動。其他人則表示他們是可以提供營養的“朋友”。
豌豆、菜豆和三葉草等豆類允許特殊細菌進入其根部。在這些根組織內，細菌轉化大氣中的氮並與植物分享。這種合作稱為共生，是豆類可以在不使用人造肥料的情況下生長的原因。
奧爾胡斯大學的研究人員發現，這種能力僅受到兩種氨基酸的強烈影響，這兩種氨基酸在根蛋白中充當小“構件”。
“這是一個了不起且重要的發現，”西蒙娜·拉杜托尤 (Simona Radutoiu) 說。
根蛋白充當讀取細菌信號的“受體”。它決定了植物應該刺激免疫系統。 （警報）或接受細菌（共生）
該團隊確定了一個小區域。在他們命名為“共生決定因素 1”的受體蛋白中，該區域就像一個開關，控制著植物接收的內部信息。
通過修改這個開關中的 2 個氨基酸，研究人員改變了通常刺激免疫系統的受體。為了啟動與固氮細菌的共生
“我們已經證明，兩個小變化可以導致植物以重要的方式改變其行為。從排斥細菌到與細菌合作，”Radutoiu 解釋道。
擴大主糧作物的潛力
在實驗室實驗中，研究人員成功地在植物中設計了這種變化。 蓮子– 然後他們在大麥中測試了這個想法，發現這個機制也有效。
“令人驚奇的是，我們現在可以從大麥中獲取受體。對其進行一些小的改變，然後固氮作用就可以再次發揮作用，”Kasper Røjkjær Andersen 說。
長期潛在問題如果這些改造可以應用於其他穀物，最終就有可能培育出能夠自行固氮的小麥、玉米或水稻。與豆類相似
“但我們需要先找到另一把鑰匙，”拉杜托尤說。
“目前，只有少數植物能夠共生。如果我們能夠將其擴展到廣泛使用的植物，它可以對所需的氮量產生很大的影響。”
