固氮基因研究获突破 能让植物自行合成氮肥-中国化工环保协会
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固氮基因研究获突破 能让植物自行合成氮肥
 | 日期:2018-8-2


 

  美国圣路易斯华盛顿大学日前发布新闻公报说,该校研究人员通过移植固氮基因,成功使一种光合作用细菌获得了从空气中吸收氮的能力。这将有助于研究植物固氮技术,培育不需要施氮肥的农作物。

  一些细菌和古菌能直接吸收空气中的氮,生成有用的氮化合物,这一过程称为固氮。植物没有固氮能力,只有一些豆科植物能利用共生的细菌间接固氮。为了保证产量,现代农业需要大量使用氮肥。

  将细菌的固氮基因移植给农作物,是生物技术领域的一个重要课题,但此前研究进展不大。其中一个难点是,氧气会抑制固氮酶的作用,大幅降低固氮效率,而植物光合作用会产生氧气。

  圣路易斯华盛顿大学的研究人员在美国《微生物学》网络杂志上发表论文说,他们移植的固氮基因来自一种蓝杆藻。蓝杆藻是一类特殊的蓝细菌,有着昼夜节律,白天通过光合作用储存能量,夜间利用这些能量进行固氮,合成叶绿素。

  蓝细菌又称蓝藻,是地球上最古老、生存时间最长的低等原核生物之一,部分蓝细菌具备固氮能力。

  研究人员从蓝杆藻基因组中辨别出35个与固氮有关的基因,移植给一种不会固氮的光合作用蓝细菌——集胞藻,使后者获得固氮能力。通过调整这些基因的表达水平,集胞藻固氮效率最高达到了蓝杆藻的30%以上。

  这是科研人员首次培育出既会光合作用又有固氮能力的转基因生物,为相关研究提供了许多新线索,包括实现固氮至少需要多少基因、什么基因能减少氧气对固氮过程的干扰、如何减少固氮的能耗等等。

  新闻公报说,这项新成果意味着,人们也许很快就能让农作物自行合成氮肥,节约农业生产成本,并减少化肥工业造成的污染。

 

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