豆科植物既能“熱情招待”根瘤菌來獲取氮肥，也能堅決抵抗病原微生物的侵害。是什么讓它能如此“有禮有節(jié)”地對待不同微生物？這個謎團的關鍵部分被上海科學家解開。6日，相關研究發(fā)表于《自然》上。

中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心王二濤科研團隊研究發(fā)現(xiàn)，豆科植物具有一套巧妙的“信號識別系統(tǒng)”，能夠精準辨別根瘤菌。當根瘤菌靠近時，會分泌一種名為“結(jié)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(nèi)傳遞？研究團隊進一步研究發(fā)現(xiàn)，細胞質(zhì)內(nèi)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。

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(chǎn)物），而根瘤菌則發(fā)揮“固氮工廠”的作用，將空氣中植物無法直接利用的氮氣轉(zhuǎn)化為可吸收的銨態(tài)氮。這種共生關系不僅高效環(huán)保，還能減少植物生長對化學氮肥的依賴，對可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展意義重大。

科研人員表示，類受體激酶蛋白MtLICK1/2不僅能夠幫助植物“開門迎客”，與根瘤菌建立共生，還能幫助植物“關門御敵”，在根瘤菌侵染初期迅速抑制免疫反應，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(wěn)態(tài)，有效抵御病原菌的侵染。這種調(diào)控模式就像植物的“智能門禁系統(tǒng)”，MtLICK1/2就如同那個既能識別友軍，又能阻擋敵人的“衛(wèi)兵”，在植物與微生物之間的互作中發(fā)揮著關鍵作用。

這項研究有望為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)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(chǎn)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(tǒng)，未來或許能讓糧食作物也實現(xiàn)“自給自足”，大幅減少化肥使用，推動綠色農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

（研究團隊供圖）