1月9日凌晨，国际权威学术期刊《科学》在线颁发了来自上�？蒲Ъ页烈⑾郑褐泄蒲г悍肿又参锟蒲ё吭酱葱轮行募幽么蠹暄性苯茴Ｓ胪抡庞嘧暄性焙献�，解开了困扰植物学界20多年的难题——他们破译了豆科植物与根瘤菌之间共生配对密码，还通过基因编纂步骤，让豌豆根瘤菌与苜蓿根部结成共生同伴。
来到上海8年，55岁的杰睿已是第二次在《科学》杂志上颁发论文。他说：“只有在中国，我能力做出这么好的工作。”接下来，他筹备通过更深刻钻研，尝试让水稻、幼麦等更多作物占佑装天然固氮工厂”。
天然界中，大豆、苜蓿等豆科植物根部能与根瘤菌共生，形成高效的天然“氮肥工厂”——根瘤器官。不外，科学家一向不解的是，豆科植物只有两万多种，而根瘤菌多达几十万种，它们之间是若何对上“密码”，选对共生同伴的呢？
2017年，47岁的杰瑞米来到分子植物科学卓越创新中心，决意潜心破解豆科植物的“固氮”奥秘。仅用4年，他就携带钻研组发现了豆科植物“固氮”的新调控机造，成就登上《科学》。
“我一向很好奇，豆科植物是若何与心仪的根瘤菌相互‘对记号’的。”杰睿坦言，曾有不少同业尝试弄领略这个问题，均以失败告终——瓶颈就在于，根瘤菌NodD的蛋白很难结晶，无法解析出其结构。
在分子植物中心这个国际公认的植物科学基础钻研高地，杰睿得到了各方高水平支持。张余是结构生物学领域的“顶尖高手”，他的博士后、论文共同第一作者董尚志尝试了多种法子，终于获得了NodD蛋白的高质量晶体。
他们把样品送往上海光源，很快就解析出蛋白结构——瓶颈一旦突破，钻研进度即刻快进。原来，根瘤菌的NodD蛋白有三个关键结构元件，形成鉴别配体的“结合口袋”。它们如统一把锁，只有来自植物根部的特定类黄酮分子能力像钥匙一样，打开这把锁，激活NodD——即便两种豆科植物相邻成长，根瘤菌也不会搞混“共生同伴”。
钻研团队进一步比力了苜蓿根瘤菌和豌豆根瘤菌的NodD，只管两者类似度高达80%，但它们对类黄酮“钥匙”响应偏好极为分歧。在他们设计的精彩尝试中，当苜蓿根瘤菌的关键“锁芯”移植给豌豆根瘤菌的NodD后，豌豆根瘤菌NodD也能响应苜蓿根部门泌的类黄酮信号，并展示出与野生型苜蓿根瘤菌类似的结瘤固氮能力。
“其实，根瘤菌NodD基因、类黄酮信号分子早在几十年前就被发现。”中国科学院院士、植物卓越创新中心主任韩斌说，NodD基因就是其导师最早克隆出来的。
如此经典而古老的领域，为何今天仍能获得新突破？杰睿将此归功于上海的综合科研环境，尤其是分子植物中心的多学科交叉氛围。论文共同第一作者阮怡婷提到，无论遇到什么难题，不出中心就能找到一起破题的合作同伴，加上一流尝试平台的支持，索求过程大大加快。
“这还只是第一步，豆科植物与根瘤菌的相互鉴别，还有更多谜团要解。”杰睿将根与菌的共生形容成一对“共舞的伴侣”，如今团队初窥到了“互换舞伴”的蹊径，后续将通过基因编纂等伎俩精准刷新NodD蛋白，启发人为设计高效固氮系统的新蹊径。将来，或许可让水稻、玉米等非豆科作物也占有自己的“固氮工厂”，削减农业对化肥的依赖。
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