点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【科研论文科普解读】4亿年前的邀请函:植物如何把微生物“请进门”
首页> 光明科普> 图文 > 正文

【科研论文科普解读】4亿年前的邀请函:植物如何把微生物“请进门”

来源:光明网2026-03-06 10:22

  植物能“点外卖”吗?

  可以。它会请土壤里的微生物帮忙送“营养外卖”,有的送磷,有的送氮。但问题来了,植物细胞外有层厚厚的“墙”,微生物怎么进到植物身体里进行合作?

【科研论文科普解读】4亿年前的邀请函:植物如何把微生物“请进门” 

  

  其实,这些有益微生物都持有植物发出的“邀请函”。早在4-5亿年前,植物与丛枝菌根真菌建立共生关系,真菌在土壤中形成庞大的菌丝网络,帮助植物高效吸收磷,约80%的陆生植物都具备这个能力。约6000万年前,豆科植物进一步演化出专属技能——和根瘤菌共生,可与根瘤菌协同将空气中的氮气变成植物能利用的氮源。这两种共生关系的信号传递,共用着一套基因模块,被称为“共生共享信号通路”(CSSP)。

  2026年3月5日,中国农业大学生物学院梁鹏博团队在《科学》(Science)发表了Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants的研究论文,揭开了这套通路里的“开门密码”。该研究发现,豆科植物蒺藜苜蓿中Formin家族蛋白SYFO2介导的根瘤菌胞内侵染分子机制,以CSSP类基因的共生演化为线索枢纽。该机制不仅是豆科植物与根瘤菌共生所必需,也主导着豆科植物和非豆科作物番茄中菌根真菌的胞内侵染进程。

【科研论文科普解读】4亿年前的邀请函:植物如何把微生物“请进门”

  梁鹏博团队发现,SYFO2就是植物为微生物量身打造的“守门人”,专门负责为它们“开门引路”。

【科研论文科普解读】4亿年前的邀请函:植物如何把微生物“请进门”

  在豆科植物苜蓿中,SYFO2是根瘤菌侵染根毛、起始侵染线形成的主导因子。接种根瘤菌后,SYFO2在苜蓿根毛细胞膜上呈现为特定的纳米微区(Nanodomain),并与支架蛋白SYMREM1发生物理互作,二者共同驱动蛋白质液-液相分离来形成局部细胞微丝调控枢纽,进而引发细胞膜内陷,最终形成根瘤菌进入宿主细胞的通道—侵染线,该过程中SYFO2的转录水平受根瘤共生特异转录因子NIN调控。

【科研论文科普解读】4亿年前的邀请函:植物如何把微生物“请进门”

图A根瘤菌侵染宿主根毛细胞的细胞微丝重塑,图B丛枝菌根侵染宿主的皮层细胞

  不仅是根瘤菌,SYFO2同时掌管着丛枝菌根真菌的“进门流程”。在真菌侵染苜蓿根部时,其转录水平在预侵染和早期侵染细胞中被特异激活,其蛋白亚细胞定位在菌丝进入宿主细胞及早期分枝结构处特异表达。

  研究团队还发现,这套“开门机制”并非是豆科植物的“专属技能”。在番茄等非豆科作物里,SYFO2的同源基因依然完整存在。研究团队在番茄中异源引入苜蓿NIN蛋白,可成功激活番茄内源SYFO2的表达,揭示了根瘤菌早期侵染这一遗传通路框架在非豆科作物中的工程化潜力。

【科研论文科普解读】4亿年前的邀请函:植物如何把微生物“请进门”

根瘤菌、丛枝菌根侵染豆科植物和非豆科作物番茄的保守分子框架及工程化策略

  这项研究阐明了植物细胞内细菌与真菌共生建立的共性机制,也为未来增强或设计作物与有益微生物的共生关系提供了新思路。

  据了解,本研究由中国农业大学植物抗逆高效全国重点实验室梁鹏博研究员担任通讯作者,德国弗莱堡大学Thomas Ott教授为共同通讯作者,在读博士生乔李锦、孙恒为论文共同第一作者。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、拼多多-中国农业大学研究基金等多个项目的资助,国内外多家科研机构的学者为研究提供了重要的指导与技术支撑。

  科学性审核:梁鹏博 中国农业大学生物学院

  记者:武玥彤

[ 责编:李欣哲 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

独家策划

推荐阅读
当前全球生态环境挑战日益严峻,科技创新是应对可持续发展挑战的核心力量。
2026-10-16 16:29
10月16日是第四十六个世界粮食日,所在周是全国粮食安全宣传周,主题为“创新当下,粮安未来”。从良种选育、智能农机到数字农业、精准储运,创新正成为粮食增产、节粮减损、营养提升的关键引擎。即日起,光明网联合科普中国推出系列科普视频,深入解读科技创新绘就的粮安答卷。
2026-10-16 08:46
在显示技术升级与人工智能赋能的双重驱动下,行业正跳出传统数字阅读的固有边界
2026-10-16 08:45
打造集技术研发、模型训练、系统验证及场景测试于一体的创新基地,推动人形机器人及具身智能技术从实验室研发阶段走向大规模产业应用。
2026-10-16 08:39
工业和信息化部、中央网信办、市场监管总局高度重视,在前期调查工作基础上,成立联合调查组开展核查,并依法依规处理。有关情况将及时公布。
2026-10-16 08:40
大会延续“零碳·科技”永久主题,以“智储新程 绿动全球”为年度主题
2026-10-16 08:35
“戈壁荒滩老风口,飞沙走石雁不留。托里县老风口蝶变的三部曲,为生态脆弱地区推动高质量发展、树立和践行正确政绩观,提供了深刻启示。树立和践行正确政绩观,就要算大账、算长远账、算整体账,既做显功、也做潜功,把生态优势转化为发展优势、民生福祉。
2026-10-15 09:51
常压下,水到0℃会结冰,这就是人们熟悉的相变,0℃即是相变的临界点。两篇论文的共同通讯作者、宁波东方理工大学助理教授余雪佳,把这个难题比作“在沸水中完好保存一件冰雕”。
2026-10-15 09:49
长久以来,古生物学界与教科书普遍认为琥珀皆源自种子植物(裸子或被子植物),最古老的确切记录定格在美国约3.2亿年前的石炭纪晚期。
2026-10-15 09:48
在芯片制造、航空发动机等高端硬核制造领域,技术迭代具有长周期、累积性、阶梯式特征,遵循循序渐进、层层突破的线性攻关规律。新征程上,持续深耕创新生态建设、迭代升级现代化创新体系,必能培育形成扎根中国、联通世界、内生增长、开放共生的创新新格局。
2026-10-15 09:46
受困于“小散弱”的格局,长期以来,我国科技期刊在国际学术传播体系中缺少属于自己的“拳头产品”与平台话语权——“在精品化发展方面,经过70余年积淀,我国已形成以《中国科学》《科学通报》《国家科学评论》等刊群为代表的高水平期刊方阵。
2026-10-15 09:45
AI时代,科研的“源头活水”是什么?不是算力,不是数据,而是人对未知世界的好奇与追问。
2026-10-14 11:28
截至8月末,三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数7.04亿户,比上年末净增1365万户;三家基础电信企业及中国广电的移动电话用户总数18.49亿户,其中5G移动电话用户13.11亿户。
2026-10-14 09:34
自然资源部会同国家发展改革委12日发布《矿产资源目录》。自然资源部矿产资源保护监督司负责人表示,矿产资源目录是矿产资源管理制度的重要基础,是制定矿产资源规划、实施矿业权管理、规范矿产资源勘查开采行为、征缴矿产资源税费、制定产业政策等工作的依据。
2026-10-14 09:40
与共康村相邻的巴达村,是第一批参与试种的村,也是西藏首个高海拔水稻实测亩产破千斤的村子,村民把“海拔3175米种水稻”写进村史。一粒水稻种子,不只改写了亩产数字,更改变了“西藏水稻只能在察隅、墨脱海拔1500米以下种植”的历史,为高原水稻纳入地方主粮增添可能。
2026-10-14 09:41
如今,AI正改变许多行业的底层逻辑,固守单一思维模式将面临严峻挑战,文理兼备、跨界融合才是稀缺能力——既有理科生的技术思维和逻辑能力,又有文科生的人文洞察和情感素养。未来更有竞争力的,可能不是最典型的文科生或理科生,而是既有专业深度,又能跨学科解决问题的人。
2026-10-14 09:48
不久前,在海南三亚崖州湾科技城,一场名为“青年π”的海洋主题对话临海开讲。高频下潜试出的不只有装备可靠性,也不断刷新人们对深海的认识。同一园区,由哈尔滨工程大学南海研究院孵化的海南水之声海洋科技有限公司,正给海洋装备搭水下“Wi-Fi”。
2026-10-14 09:49
目前各地正在开展流感疫苗接种。今年开始,国家对农村地区“一老一小”重点人群实施免费接种等相关支持性政策。为什么要接种流感疫苗?去年接种过,今年是否还需要接种?到哪里接种?
2026-10-13 10:03
我国城市盲道总里程以万公里计,公共场所无障碍设施持续铺开。数字世界的“盲道”畅通起来。精神文化的“视界”也在扩大。中国传媒大学师生发起的“光明影院”项目,近十年间每年制作上百部无障碍电影,把电影送到视障朋友耳边,今年还走进联合国教科文组织总部举办专场放映。
2026-10-13 10:01
记者近期从中国互联网络信息中心获悉:截至今年上半年,我国生成式人工智能用户规模超7亿人,普及率超50%。
2026-10-13 09:58
加载更多