豆科植物既能“热情招待”根瘤菌来获取氮肥,又能坚决抵抗病原微生物的侵害,是什么让它如此“有礼有节”地对待不同微生物?中国科学院分子植物科学的科学家解开了这个谜团:豆科植物拥有一套能精准辨别根瘤菌的“信号识别系统”。
当根瘤菌靠近时,豆科植物会分泌一种名为“结瘤因子”的信号分子,细胞表面的受体蛋白能够识别这一信号。细胞质内的类受体激酶蛋白MtLICK1/2在信号传递中扮演了关键角色。该蛋白能促使植物形成根瘤器官,允许根瘤菌进入植物细胞共生固氮。
在自然界中,豆科植物与根瘤菌的“合作”堪称典范——植物为根瘤菌提供住所(根瘤器官)和食物(光合产物),而根瘤菌则发挥“固氮工厂”的作用,将空气中植物无法直接利用的氮气转化为可吸收的铵态氮。这种共生关系能减少植物生长对化学氮肥的依赖,对可持续农业发展意义重大。