共生固氮是自然界生物可用氮的最大自然来源，影响农业和自然生态系统的生物量和碳沉积。豆科植物进化出根瘤使得根瘤菌在其中进行共生固氮，这是一个高耗能的过程，研究表明即使提供足够的光合产物，如果没有光，豆科植物也不能共生固氮；但是，为什么光合产物和光信号对于豆科植物根瘤发育和共生固氮都是必须的，一直是豆科植物共生固氮领域的未解之谜。

           2021年10月1日，河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室王学路团队在Science上发表了题为Light-induced mobile factors from shoots regulate rhizobium-triggered soybean root nodulation的研究论文，揭示了大豆中受光诱导表达的GmFTs（FLOWERING LOCUS T）和GmSTF3/4（orthologs of LONG HYPOCOTYL 5）从地上移动到地下，在根中被根瘤菌激活的共生信号关键组分CCaMK磷酸化激活，诱导根瘤形成的机制。

           该研究首先设计了一系列精巧的实验，证明光合产物和光信号在调控共生结瘤过程中的作用不同，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，但是来自地上的光信号是促进大豆地下根瘤发育的关键因子。作者鉴定了大豆中受光诱导的蛋白GmFTs和GmSTF3/4，从地上移动到地下，在根中相互依赖促进根瘤形成。并进一步通过质谱、分子生化和遗传分析证明共生信号通路关键组分CCaMK被根瘤菌激活后通过磷酸化GmSTF3/4，促进GmSTF3/4和GmFTs互作。GmFTs-GmSTF3/4能够直接激活根瘤起始关键基因NIN、NF-YA1和NF-YB1的转录，从而调控根瘤形成。

          综上，该研究揭示了CCaMK-STF-FT模块整合地上光信号和地下共生固氮信号，调控根瘤形成的机制。该机制使宿主植物的根能够感知地上环境是否能可持续地为地下共生固氮提供必需能量，从而开启根部共生结瘤。该研究揭示了植物地上-地下协同发育的新机制，为设计在暗处也可以共生固氮的新型植物提供了关键技术手段，为优化生物圈碳-氮平衡提供了新思路。

“信使”蛋白科普图（论文发现的新蛋白）

          河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室王学路教授和孙世勇教授为该论文的通讯作者，王学路教授团队的王涛博士为第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技部国家重大科学研究计划以及河南大学经费的支持。

          王学路教授团队长期从事植物遗传学、植物激素信号转导、菌植互作以及与逆境互作，调控植物生长发育的研究。

王学路教授接受采访

          最近，河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室组建“生物固氮和豆科生物学”团队，以大豆为主要研究对象，研究菌植互作的遗传、发育、分子和进化机制，并开展豆科作物（大豆和花生）品种分子设计。近期该团队在大豆与根瘤菌匹配性进化的遗传与分子机制，以及非生物逆境调控大豆-根瘤菌共生固氮的分子机制方面取得了一系列重要进展。

省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室

          2019年10月，在河南大学生物学一流学科支撑下，省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室获批成立。同年12月，王学路教授加盟河南大学。“河南省在国家现代农业发展中的突出地位以及河南大学国家重点实验室良好的平台和环境是我们团队选择河南大学的重要原因”，王学路说。到河南大学工作后，结合国家农业发展重大战略需求以及重点实验室研究方向，王学路教授组建了“生物固氮和豆科生物学”研究团队，不到两年时间内，已引进7位来自美国、英国、上海、武汉的优秀青年教师加入；吸引了10位毕业于武汉大学、日本京都大学、南京农业大学和华中农业大学等高校的优秀博士毕业生从事博士后研究；并聘请国内著名大豆育种家作为兼职教授，系统开展豆科作物基础生物学和现代生物育种研究工作。到河南工作后，团队已在Science、Nature Plants和Molecular Plant等国际顶尖或著名杂志发表论文10余篇，在审大豆品种9个，已成为生物固氮和豆科植物前沿基础生物学研究和现代生物育种领域国际领先的创新团队。

          在刚刚落幕的中央人才工作会议上，习近平总书记强调，当前我国进入了全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军的新征程，我们比历史上任何时期都更加接近实现中华民族伟大复兴的宏伟目标，也比历史上任何时期都更加渴求人才。省委书记楼阳生要求要牢记习近平总书记“奋勇争先、更加出彩”的殷殷嘱托，省委工作会议把“实施创新驱动、科教兴省、人才强省战略”列为“十大战略”之首。“楼阳生书记在不到十天时间内，两次莅临河南大学就双一流建设等工作进行调研，并亲临省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室进行考察，对于我们这些从全国各地到河南省工作不久的科研团队来说，是莫大的激励和鼓舞”，王学路说：“我们将在前期工作的基础上，瞄准国际学术前沿，围绕国家和黄淮海地区现代农业发展重大战略需求，以一流课题为牵引，吸引汇聚优秀人才，建成一支在生物固氮和豆科生物学领域，创新活力旺盛，引领学术前沿，奋力拼搏，满足地方需求的卓越创新团队，为建设国家创新高地、服务地方经济社会发展作出应有贡献。”

          进入双一流建设后，在国家、省委省政府的大力支持与帮助下，河南大学勇担振兴河南高等教育重任，全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，坚持三全育人，为中国特色社会主义事业培养合格建设者和可靠接班人。全面实施人才强校战略，实施“杰出人才+团队”人才聚集和培养模式，打造以杰出人才为引领、以青年人才为骨干的大科研团队，增强承担国家重大战略科研任务和高素质人才培养能力。学校将在中央人才工作会议精神引领下，创新人才工作机制体制，持续打造一流创新生态和人才生态，为使中原更加出彩而努力奋斗。

【来源：科教头条】

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