根屏障：揭示固氮共生关系的关键

氮是植物生长的重要元素，促使豆类植物如豆子和鹰嘴豆适应贫氮土壤。它们形成根瘤，其中含有能够从空气中提取氮的细菌。这些根瘤菌从植物那里获得糖分，以换取固定的氮。 科隆大学、哥本哈根大学和科隆马克斯·普朗克植物育种研究所的一项研究揭示了这种共生关系。他们的研究发表在《科学》杂志上，详细介绍了根屏障在调节植物和细菌之间微妙的新陈代谢方面的重要作用。 木栓化带，植物根部的一种防水屏障，充当守门人，控制水和养分流入植物的维管系统。这种屏障与外部根瘤同时形成。这些根瘤的形成也受到精细的调节：当氮稀缺时，根会向叶子发送警报信号，即CEP1肽，从而增强根瘤的形成。 研究团队发现，木栓化带控制着相关的信号通路。他们研究了豆科植物日本百脉根。当科学家移除木栓化带时，植物在贫氮土壤上形成根瘤的速度非常缓慢。这不是由于屏障泄漏造成的，而是因为没有产生CEP1信号。植物无法检测到并响应氮缺乏。 在根瘤内部，研究人员还发现了一种紧凑型的木栓化带，用于调节植物和细菌之间的交换。如果没有这种屏障，糖分会从植物自由流入根瘤。这会导致细菌进一步繁殖，但它们不再产生氮化合物作为植物的养分。 “这项研究为植物和微生物如何相互作用提供了新的见解，并建立了一个新的模型系统来研究如何在有限的空间内建立有益的伙伴关系，”主要作者Tonni Grube Andersen总结道。研究人员表示，植物已经开发出这种精细的控制系统，以确保伙伴关系保持公平。