admin 记者从中国科学院植物分子科学中心获悉，该中心科研团队首次解析了豌豆根瘤菌NodD蛋白与黄酮类化合物（橙皮素）结合的复杂高分辨率晶体结构，分析了NodD识别黄酮类化合物的机制，揭示了NodD决定信号识别特异性的主要结构元件。该研究成果于1月9日发表在国际学术期刊《科学》网络版上。在自然界中，大豆等豆科植物和苜蓿的根部与根瘤菌共生关系形成的根瘤是高效的天然氮肥工厂。在这个器官中，植物为根瘤菌提供碳源，根瘤菌负责将根瘤菌中的氮转化为可供植物使用的氮肥形式。豆科植物根系生活在一个共同的环境复杂，有多种根瘤菌和其他细菌。如何准确识别植物并确保只有“相容”的根瘤菌才能进入根部并形成根瘤？研究人员发现根瘤菌中的NodD蛋白就像一个复杂的分子锁。其结合口袋的形状和关键氨基酸的位置决定了哪些黄酮类化合物可以被激活。这些微小的结构差异构成了识别不同豆类及其独特根瘤的分子基础。进一步的研究表明，将参与信号识别和激活苜蓿NodD1蛋白的关键氨基酸“嫁接”到苜蓿NodD中后，含有修饰的苜蓿苜蓿NodD的苜蓿能够被苜蓿发出的黄酮类信号成功诱导，并表现出与野生型苜蓿相似的固氮能力。这个精巧的“分子接枝”实验最直接地证明了氨基酸NodD蛋白中的这些位置，类似于锁芯的钥匙齿图案，决定了识别共生伙伴的特异性。该研究为构建具有广泛根瘤菌宿主的高效人工固氮系统提供了重要的理论基础。未来，通过对NodD蛋白进行精准修饰，将有可能定制出适应特定作物的高效固氮菌株，实现“一对一”的特异性固氮，也可以与水稻、玉米等非豆科作物实现“一对一”的特异性固氮。也有可能促进农民之间建立类似的共生关系，减少农业肥料的使用量，从而奠定坚实的理论基础。 （央视记者 帅俊全 楚尔佳）
（编辑：何欣）