豆科植物距今已有约6000万年的演化汗青，相较水稻和玉米，其最神奇之处在于它能够和泥土中的根瘤菌共生，将空气中的氮气转化为豆科植物可利用的营养，从而削减氮肥的使用。
如此怪异精妙的性命体之间的合作，始于精准的“身份验证”——豆科植物根部会开释一种名为“类黄酮类化合物”的化学信号，如统一把特造的“钥匙”；只有携带了“分子锁”即NodD蛋白的根瘤菌靠近时，这把“钥匙”能力与之匹配，从而触发共生法式。然而，“钥匙”和“分子锁”之间，为何可能实现如此专一、高效的鉴别与激活？这成为困扰科学家数十年的主题谜题。
北京功夫2026年1月9日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心加拿大籍科学家杰睿（Jeremy Murray）团队与张余团队合作，在国际权威学术期刊《科学》上颁发突破性钻研成就，初次在分子层面阐了然这一景象背后的主题思造。
大天然有两万多种豆科植物和约数十万种根瘤菌。钻研人员发现，根瘤菌中的NodD蛋白如统一个精密的分子锁，其结合“口袋”的状态和关键氨基酸的分列，决定了它能被哪一种类黄酮所激活。正是这些微幼的结构差距，组成了分歧豆科植物与其专属根瘤菌同伴之间识此外分子基础。
钻研人员比力了苜蓿与豌豆的根瘤菌NodD，只管二者整体类似度高达80%，但是它们对类黄酮类化合物的响应“偏好”极度分歧。进一步钻研发现，将苜蓿根瘤菌中掌管信号鉴别激活的关键氨基酸，“移植”到豌豆根瘤菌NodD上后，它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固氮能力。这个精彩的“分子嫁接”尝试，以最直接的方式证明：正是NodD蛋白上这几个地位的氨基酸，如同锁芯中的关键齿纹，决定了共生同伴识此外特异性。
这项成就不仅解答了科学问题，更为人为设计高效固氮系统启发了新蹊径。将来通过精准刷新NodD蛋白，不仅能定造适应特定作物的高效固氮菌株，实现“一对一”靶向固氮，更为推动水稻、玉米等非豆科作物成立类似共生关系，削减农业化肥使用，打下了坚事讽论基础。
今年是杰睿全职参与分子植物科学中心的第8年，这也是他来到上海后第二次以通讯作者身份在国际权威学术期刊《科学》上颁发论文。
为何选择在上海工作？这是杰睿时时被问到的一个问题。去年一位英国官员接见分子植物科学中心时也问了他同样的问题。“只有在上海我做出了这么好的钻研！”杰睿如是回覆。
此前他在英国约翰·英纳斯中心工作，两位中国同事谢芳和王二涛先后来到了分子植物科学中心，并做出了杰出的钻研。“上海这家钻研机构其时在国际上就已极度闻名，再加上我的老婆是一位中国人，我想来上�？匆豢�。”
只管至今只会说单一的中文，但他暗示上海是一座国际化城市，生涯极度方便。“说到科学工作，可能好多表国人不会第一个想到中国，但这里的确是一个很不错的选择。我在上海的钻研组规模比之前的都大，很多想要做的钻研都能够去索求。”
分子植物科学中心为杰睿建设了科延装管家”，处置各类日常事务，这样他能够专一于自己感兴致的固氮钻研。而能否把与豆科植物固氮有关的基因放到玉米、水稻等非豆科植物中去，使它们也可能将空气中的氮气转化为可利用的营养，是国际上的一个前沿科学问题，比尔·盖茨基金会也在国表陆续赞助有关钻研。
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