固氮基因研究获突破
2018-07-17 来源： 新华网
新华社北京７月１７日电 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。
