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植物固氮成本不菲

2018-06-05 15:31 来源:中国科学报

  当谈到获取最重要的营养素时,有些植物会招募一些“小朋友”:生活在其根部隆起处、从空气中获取氮的土壤细菌。一项新研究表明,维持这些搭档的成本很高,以至于一些物种放弃了这些微生物园丁。

  来自10个植物家族的物种,包括花生、豆类和含羞草树,都能够在贫瘠的土壤中茁壮成长,因为它们与所谓的固氮细菌结合在一起。但植物生物学家一直困惑,为什么这个王国里的另外18个家族,甚至是这10个植物家族中的一些物种,并未进化出这种有益的特性。

  为了找到答案,研究人员对7种固氮植物物种的基因组及其3个不固氮的近亲物种进行了测序。他们将这些植物的基因构成与其他27种植物(其中18 种是固氮植物)的基因组进行了比较。分析表明,形成这种搭档关系的能力从可固氮的10个植物家族的共同祖先进化而来,但由于该植物的一个关键基因与变异细菌结合或一起消失,这种能力至少丢失了8次。相关成果近日发表于《科学》杂志。

  这些损失表明,固氮植物在这些搭档关系中投入了大量能量,以至于如果土壤中有足够的氮,它们就会停止形成这种搭档关系,最终完全失去形成它的能力。

  固氮是一个极具价值的特征,农民每年都要花费数百万美元让农作物拥有这种能力。新研究表明,植物学家需要将这些潜在的成本纳入考量。

(责任编辑:王蔚)

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