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新華社北京7月17日電 美國聖路易斯華盛頓大學日前發布新聞公報説,該校研究人員通過移植固氮基因,成功使一種光合作用細菌獲得了從空氣中吸收氮的能力。這將有助于研究植物固氮技術,培育不需要施氮肥的農作物。
一些細菌和古菌能直接吸收空氣中的氮,生成有用的氮化合物,這一過程稱為固氮。植物沒有固氮能力,只有一些豆科植物能利用共生的細菌間接固氮。為了保證産量,現代農業需要大量使用氮肥。
將細菌的固氮基因移植給農作物,是生物技術領域的一個重要課題,但此前研究進展不大。其中一個難點是,氧氣會抑制固氮酶的作用,大幅降低固氮效率,而植物光合作用會産生氧氣。
聖路易斯華盛頓大學的研究人員在美國《微生物學》網絡雜志上發表論文説,他們移植的固氮基因來自一種藍桿藻。藍桿藻是一類特殊的藍細菌,有著晝夜節律,白天通過光合作用儲存能量,夜間利用這些能量進行固氮,合成葉綠素。
藍細菌又稱藍藻,是地球上最古老、生存時間最長的低等原核生物之一,部分藍細菌具備固氮能力。
研究人員從藍桿藻基因組中辨別出35個與固氮有關的基因,移植給一種不會固氮的光合作用藍細菌——集胞藻,使後者獲得固氮能力。通過調整這些基因的表達水準,集胞藻固氮效率最高達到了藍桿藻的30%以上。
這是科研人員首次培育出既會光合作用又有固氮能力的轉基因生物,為相關研究提供了許多新線索,包括實現固氮至少需要多少基因、什麼基因能減少氧氣對固氮過程的幹擾、如何減少固氮的能耗等等。
新聞公報説,這項新成果意味著,人們也許很快就能讓農作物自行合成氮肥,節約農業生産成本,並減少化肥工業造成的污染。
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