新研究挑战共生“单一起源”理论

氮与植物根的共生是指某些植物(尤其是豆科植物)与生活在根瘤中的固氮细菌之间的互利关系。这些细菌将植物无法直接利用的大气氮转化为植物生长所需的可用形式,而植物则为细菌提供必要的营养和保护环境。

密西西比州立大学的一名教师正在挑战最近提出的根瘤共生(RNS)的“单一起源”理论——即植物根瘤与固氮细菌之间的所有共生关系都源自一个单一起源的观点。他们的研究支持“多重起源”理论，为推进作物的基因工程提供了新的见解。

密歇根州立大学生物科学系助理教授兼植物标本馆馆长Ryan A. Folk是最近发表在《自然通讯》上的一篇论文的作者，该论文对根瘤共生(RNS)进行了研究，根瘤共生是指植物通过与土壤细菌的共生关系，将大气中的氮转化为可利用的形式。他与佛罗里达大学的研究人员以及一个国际团队共同参与了这项研究。

“近年来，关于单一起源的故事非常流行，尤其是在那些希望利用基因工程在农作物中建立共生关系的人中间。但是，利用来自13000个物种的基因组数据和复杂的统计模型，我们满怀信心地确定了一种涉及多个起源的方案。共生是一种复杂的特性，我们的工作确定了理想的实验系统，以更好地理解导致共生获得的分子机制，“Folk说，”我们的工作是首次对从事基因组比较工作的人所倡导的单一起源观点的重大反驳。”

Folk表示，单一起源的观点认为，水稻和玉米等作物的基因工程与固氮细菌的配合是“较低的门槛”。

“我们的研究结果指向了多个起源，这使得情况变得复杂，因为这意味着共享的遗传机制的作用较小，“Folk说，”这使得将非豆科植物转化为参与类似固氮共生关系变得更加困难，但多个起源也意味着不同的机制，或者正如我们所认为的，是指导此类实验的增强型'进化调色板'。”

Folk的论文为他赢得了2023年秋季美国国家科学基金会(National Science Foundation)160万美元的资助，用于对自然界中氮转化进行详细研究。

这项研究由美国能源部和佛罗里达大学资助。

氮与植物根部的共生是指某些植物(尤其是豆科植物)与生活在根瘤中的固氮细菌之间的互利关系。这些细菌将植物无法直接利用的大气氮转化为植物可利用的形式，用于生长，而植物则为细菌提供必要的营养和保护环境。

编译自scitechdaily