這位不會說中文的外籍科學家在上海研究植物，還研究出了名堂

當下，人們往往施用氮肥來提高農作物產量。我國氮肥利用率僅為30%左右，而且化學生產氮肥需要耗費大量的能量。

豆科植物已經存在了數千萬年，我國周朝的學者就注意到了它對農業的重要性。作為世界三大糧食作物之一，大多豆科植物能形成高效的“固氮工廠”，將空氣中的氮氣轉變成植物可利用的氨，是潛在的新型氮肥來源。

2021年10月29日，國際學術期刊《科學》線上發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心傑睿（Jeremy Dale Murray）研究組與合作團隊完成的研究論文，他們闡述了豆科植物“固氮”的新調控機制。這有助於水稻和玉米等非豆科植物實現自主固氮的研究，進而降低氮肥的使用，對於節約農業生產成本和生態環境保護具有重大意義。

　　【“根據DNA追溯該調控模式的前世今生”】

神奇的大自然有天然的生物固氮系統——土壤中的固氮菌，大多豆科植物能與其建立共生關係，形成天然、高效的“固氮工廠”——根瘤。

根瘤中含有大量的固氮工具，能夠將空氣中的氮氣轉變成植物可利用的氨。為了提高根瘤菌的固氮能力，豆科植物會產生大量豆血紅蛋白來緊密結合根瘤中的氧氣，進而有效提高“固氮工廠”的工作效率，但一直以來豆科植物如何調控豆血紅蛋白基因的表達尚不清楚。

傑睿在介紹研究成果。黃海華攝

“每棵植物的歷史都鐫刻在其DNA中，我們則根據其DNA追溯到該調控模式的前世今生。”傑睿說。

NLP家族是植物特有的一類轉錄因子，參與調節植物氮代謝過程。研究團隊發現，NLP家族中的兩個成員NLP2和NIN在根瘤中具有“高人一等”的表達量。“有意思的是，我們在對NLP2突變體根瘤進行分析時，意外地發現當植物缺少了NLP2後，豆血紅蛋白基因的表達也受到了影響，同時根瘤的固氮能力下降。”

該團隊進一步揭示了NLP家族成員NIN和NLP2透過直接結合特殊的“硝酸鹽響應元件”，來啟用根瘤中豆血紅蛋白基因的表達，平衡固氮所必需的氧氣微環境。

該研究首次發現豆科植物中NLP家族直接調控豆血紅蛋白表達，揭示了豆科植物如何建造“固氮工廠”的分子機制，為提高豆科植物的固氮能力提供了理論支撐。

　　【“我在上海的研究組規模比之前的都大”】

傑睿是一名來自加拿大的外籍科學家，如今他是中國科學院分子植物科學卓越創新中心的一名全職研究員。像他一樣的外籍全職科學家，在分子植物卓越中心還有6位，分別來自希臘、日本、韓國和西班牙。

為何選擇了上海？傑睿說，之前他在英國約翰·英納斯中心工作了7年之久，他的兩位同事謝芳和王二濤，先後來到了分子植物卓越中心，並做出了出色的研究。“這個研究機構在國際上也是非常知名的，因此我想來中國看一看。”傑睿的妻子是一位中國人，這也堅定了他來到中國的決心。

如今，傑睿來到上海已經快3年了，儘管不會說中文，但他表示在這裡工作很開心。分子植物卓越中心為他配備了科研“管家”，處理各種日常事務，這樣他可以專注於自己的研究。“我在上海的研究組規模比之前的都大，許多想要做的研究都可以去探索。”

傑睿在上海的研究組

“能否把豆科植物固氮的基因，放到玉米、水稻等非豆科植物中去，是國際上的一個熱點問題，比爾·蓋茨在國外也資助了相關專案。”分子植物卓越中心副主任王佳偉說。

據介紹，分子植物卓越中心在這方面的研究具有“叢集效應”，包括傑睿在內的3個研究組，其研究方向分別處於該領域的“上中下游”，已形成研究的“全鏈條”。“我國對植物科學研究的支援力度越來越大，相信會有更多高質量的產出。”（作者：黃海華）

【來源：上觀新聞】

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