这位不会说中文的外籍科学家在上海研究植物,还研究出了名堂



这位不会说中文的外籍科学家在上海研究植物,还研究出了名堂

文章图片

这位不会说中文的外籍科学家在上海研究植物,还研究出了名堂

文章图片

摘要:有望降低氮肥的使用
当下 , 人们往往施用氮肥来提高农作物产量 。 我国氮肥利用率仅为30%左右 , 而且化学生产氮肥需要耗费大量的能量 。
豆科植物已经存在了数千万年 , 我国周朝的学者就注意到了它对农业的重要性 。 作为世界三大粮食作物之一 , 大多豆科植物能形成高效的“固氮工厂” , 将空气中的氮气转变成植物可利用的氨 , 是潜在的新型氮肥来源 。
2021年10月29日 , 国际学术期刊《科学》在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心杰睿(Jeremy Dale Murray)研究组与合作团队完成的研究论文 , 他们阐述了豆科植物“固氮”的新调控机制 。 这有助于水稻和玉米等非豆科植物实现自主固氮的研究 , 进而降低氮肥的使用 , 对于节约农业生产成本和生态环境保护具有重大意义 。
【“根据DNA追溯该调控模式的前世今生”】
神奇的大自然有天然的生物固氮系统——土壤中的固氮菌 , 大多豆科植物能与其建立共生关系 , 形成天然、高效的“固氮工厂”——根瘤 。
根瘤中含有大量的固氮工具 , 能够将空气中的氮气转变成植物可利用的氨 。 为了提高根瘤菌的固氮能力 , 豆科植物会产生大量豆血红蛋白来紧密结合根瘤中的氧气 , 进而有效提高“固氮工厂”的工作效率 , 但一直以来豆科植物如何调控豆血红蛋白基因的表达尚不清楚 。
杰睿在介绍研究成果 。 黄海华摄
“每棵植物的历史都镌刻在其DNA中 , 我们则根据其DNA追溯到该调控模式的前世今生 。 ”杰睿说 。
NLP家族是植物特有的一类转录因子 , 参与调节植物氮代谢过程 。 研究团队发现 , NLP家族中的两个成员NLP2和NIN在根瘤中具有“高人一等”的表达量 。 “有意思的是 , 我们在对NLP2突变体根瘤进行分析时 , 意外地发现当植物缺少了NLP2后 , 豆血红蛋白基因的表达也受到了影响 , 同时根瘤的固氮能力下降 。 ”
该团队进一步揭示了NLP家族成员NIN和NLP2通过直接结合特殊的“硝酸盐响应元件” , 来激活根瘤中豆血红蛋白基因的表达 , 平衡固氮所必需的氧气微环境 。
该研究首次发现豆科植物中NLP家族直接调控豆血红蛋白表达 , 揭示了豆科植物如何建造“固氮工厂”的分子机制 , 为提高豆科植物的固氮能力提供了理论支撑 。
【“我在上海的研究组规模比之前的都大”】
杰睿是一名来自加拿大的外籍科学家 , 如今他是中国科学院分子植物科学卓越创新中心的一名全职研究员 。 像他一样的外籍全职科学家 , 在分子植物卓越中心还有6位 , 分别来自希腊、日本、韩国和西班牙 。
为何选择了上海?杰睿说 , 之前他在英国约翰·英纳斯中心工作了7年之久 , 他的两位同事谢芳和王二涛 , 先后来到了分子植物卓越中心 , 并做出了出色的研究 。 “这个研究机构在国际上也是非常知名的 , 因此我想来中国看一看 。 ”杰睿的妻子是一位中国人 , 这也坚定了他来到中国的决心 。
如今 , 杰睿来到上海已经快3年了 , 尽管不会说中文 , 但他表示在这里工作很开心 。 分子植物卓越中心为他配备了科研“管家” , 处理各种日常事务 , 这样他可以专注于自己的研究 。 “我在上海的研究组规模比之前的都大 , 许多想要做的研究都可以去探索 。 ”
杰睿在上海的研究组
“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 , 是国际上的一个热点问题 , 比尔·盖茨在国外也资助了相关项目 。 ”分子植物卓越中心副主任王佳伟说 。
据介绍 , 分子植物卓越中心在这方面的研究具有“集群效应” , 包括杰睿在内的3个研究组 , 其研究方向分别处于该领域的“上中下游” , 已形成研究的“全链条” 。 “我国对植物科学研究的支持力度越来越大 , 相信会有更多高质量的产出 。 ”
栏目主编:黄海华 文字编辑:黄海华 题图来源:杰睿在观察植物生长情况 。 采访对象提供
【这位不会说中文的外籍科学家在上海研究植物,还研究出了名堂】内图除署名外由采访对象提供

    推荐阅读