将根瘤共生工程设计到重要作物中以实现更可持续的农业食品系统的新策略

豆科植物不依赖于外部供应的氮，因为它们可以与称为根瘤菌的固氮细菌形成共生关系。这些植物识别固氮细菌并允许它们在称为根瘤的特殊形成的器官中定殖。多年来已知有两种Nod因子受体NFR1和NFR5，它们负责识别根瘤菌分泌的信号分子。但是直到现在，受体如何在信号复合物中协同工作还是未知的。

“很难识别活细胞中的活性信号复合物，因此我们不得不开发一种新方法。很长一段时间以来，我们一直在研究纳米抗体，即来自美洲驼的小型单域抗体，用于其他目的。所以，我们想知道我们是否可以使用纳米体来研究受体信号，”KasperRøjkjærAndersen解释说。

植物分子生物学部门的研究人员开发了一种方法，他们将绿色荧光蛋白(GFP)与其中一个受体偶联，并将与GFP结合的纳米体与另一个受体偶联。这样，这两个受体就被带到了活植物的附近。

“令我们惊讶的是，仅通过纳米抗体结合将受体靠近在一起就足以启动结节的形成。我们还测试了其他受体，但没有任何反应，这表明NFR1和NFR5必须形成一个复合体才能开始共生信号”，HenrietteRübsam解释道。

从长远来看，研究人员希望将根瘤共生工程设计到谷物中，以减少具有巨大CO2足迹的氮肥的使用，并使难以获得商业化肥的小农户获得稳定的产量。

“我们提出了一个相当疯狂的想法，即现有的大麦受体可能能够在豆类中启动根瘤形成，”SimonaRadutoiu解释道。

ChristinaKrönauer阐述道，“我们通过使用纳米抗体将大麦受体聚集在一起来测试它们的信号传递能力，并且可以证明将RLK4和RLK10这两个受体相关联会导致莲花中形成根瘤。这是完全出乎意料且非常有希望的，因为它可能是一个在设计农作物与固氮细菌共生的道路上迈出了重要一步。”

该论文发表在《科学》杂志上。

研究人员现在期待着应用这项新技术来研究其他重要的受体系统。他们特别兴奋地探索和开发工程固氮谷物的前景，以实现更可持续的农业食品系统

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