美國圣路易斯華盛頓大學(xué)日前發(fā)布新聞公報(bào)說，該校研究人員通過移植固氮基因，成功使一種光合作用細(xì)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(shù)，培育不需要施氮肥的農(nóng)作物。

一些細(xì)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(xì)菌間接固氮。為了保證產(chǎn)量，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要大量使用氮肥。

將細(xì)菌的固氮基因移植給農(nóng)作物，是生物技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，但此前研究進(jìn)展不大。其中一個(gè)難點(diǎn)是，氧氣會(huì)抑制固氮酶的作用，大幅降低固氮效率，而植物光合作用會(huì)產(chǎn)生氧氣。

圣路易斯華盛頓大學(xué)的研究人員在美國《微生物學(xué)》網(wǎng)絡(luò)雜志上發(fā)表論文說，他們移植的固氮基因來自一種藍(lán)桿藻。藍(lán)桿藻是一類特殊的藍(lán)細(xì)菌，有著晝夜節(jié)律，白天通過光合作用儲(chǔ)存能量，夜間利用這些能量進(jìn)行固氮，合成葉綠素。

藍(lán)細(xì)菌又稱藍(lán)藻，是地球上最古老、生存時(shí)間最長(zhǎng)的低等原核生物之一，部分藍(lán)細(xì)菌具備固氮能力。

研究人員從藍(lán)桿藻基因組中辨別出35個(gè)與固氮有關(guān)的基因，移植給一種不會(huì)固氮的光合作用藍(lán)細(xì)菌——集胞藻，使后者獲得固氮能力。通過調(diào)整這些基因的表達(dá)水平，集胞藻固氮效率最高達(dá)到了藍(lán)桿藻的30%以上。

這是科研人員首次培育出既會(huì)光合作用又有固氮能力的轉(zhuǎn)基因生物，為相關(guān)研究提供了許多新線索，包括實(shí)現(xiàn)固氮至少需要多少基因、什么基因能減少氧氣對(duì)固氮過程的干擾、如何減少固氮的能耗等等。

新聞公報(bào)說，這項(xiàng)新成果意味著，人們也許很快就能讓農(nóng)作物自行合成氮肥，節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，并減少化肥工業(yè)造成的污染。

來源：新華網(wǎng)