豆科植物為何不需要施氮肥？上海科學家來回答

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大豆、草頭等大家熟悉的豆科植物，自帶一種神奇的“能力”，透過共生機制，它們能把空氣中的氮氣轉化成自身需要的氮素營養。如果把豆科植物的這種能力“複製推廣”到其他植物上，就能大大減少農業對氮肥的依賴。中科院分子植物科學卓越創新中心的王二濤研究團隊，今天在國際頂尖學術期刊《自然》上發表論文，回答了“為什麼豆科植物能與根瘤菌共生固氮”的基礎科學問題，為降低對氮肥依賴、減少環境汙染，提供了新思路。

氮素是蛋白質與核酸等生命體的基本組成元素，參與了植物的生長髮育、物質合成與代謝等一系列生物學過程。雖然空氣中氮元素豐富，但植物卻不能直接利用它。因此在農業生產中，為了獲得較高的作物產量，人們需要施用大量的氮肥，導致生態環境嚴重汙染。

早在1888年，德國科學家就發現豆科植物與根瘤菌共生，可以將空氣中富含的氮氣轉化成自身需要的氮素營養。之後的近一個半世紀裡，科學家們一直試圖解答“為什麼豆科植物能與根瘤菌共生固氮”這一科學問題。

經過八年科研攻關，中國科學院分子植物科學卓越創新中心王二濤研究團隊揭開了這一謎底。揭示了豆科植物由於其皮層能獲得一種幹細胞分子模組，才會有別於非豆科植物，具備將氮氣“為我所用”的能力。

近年來，由於我國氮肥氾濫施用，水體富營養化嚴重。該項成果發現了控制豆科植物根瘤共生固氮的關鍵分子模組，不僅加深了對“共生固氮”的理解，也為非豆科植物的改造奠定了基礎。為今後減少作物對氮肥的依賴、實現農業生產的可持續發展提供了新的思路。

中科院分子植物科學卓越創新中心研究員王二濤介紹，他們的終極目標是，做出遺傳改良的非豆科植物，根部能容納根瘤菌，進行“共生固氮”，這樣農業中就能少使用、甚至不使用氮肥。

（看看新聞Knews記者：張幗霞）