豆科植物既能“熱情招待”根瘤菌來獲取氮肥，也能堅決抵抗病原微生物的侵害。是什麼讓它能如此“有禮有節”地對待不同微生物？這個謎團的關鍵部分被上海科學家解開。昨天深夜國際頂尖學術期刊《自然》在線發表了這一成果。
在自然界中，豆科植物與根瘤菌的共生關係可謂高效環保——植物為根瘤菌提供住所（根瘤器官）和食物（光合產物），而根瘤菌則發揮“固氮工廠”的作用，將空氣中植物無法直接利用的氮氣轉化為可吸收的銨態氮。要是水稻、小麥等主要糧食作物也能像豆科植物一樣固氮，將可大大減少化學氮肥的施用，對可持續農業發展意義重大。
分子密碼
經過多年研究，中國科學院分子植物科學卓越創新中心王二濤研究員團隊發現，植物進化出巧妙的感知系統，可精準區分共生微生物和病原微生物，而且體內還存在一套特異的免疫抑制系統，能在共生菌侵染植物細胞時，精準調控免疫反應強度，既避免免疫反應過強阻礙了共生過程，又確保不會被病原微生物矇混進植物體內興風作浪。
此次他們發現，豆科植物具有一套巧妙的“信號識別系統”，能夠精準辨別根瘤菌。根瘤菌靠近植物時，會分泌一種信號分子“結瘤因子”。植物細胞表面的受體蛋白MtNFP和MtLYK3能夠識別這一信號，其中只有MtLYK3具備“激活開關”的功能。
那麼，信號如何在植物細胞內傳遞？研究團隊發現，細胞質內的類受體激酶蛋白MtLICK1/2扮演了關鍵角色。它能與MtLYK3“握手”，並通過相互磷酸化激活共生信號通路，最終促使植物形成根瘤器官，允許根瘤菌進入植物細胞共生固氮。
智能門禁
更令人驚嘆的是，MtLICK1/2不僅幫助植物“開門迎客”，與根瘤菌建立共生，還能幫助植物“關門禦敵”，調節免疫反應。這種調控模式就像植物的智能門禁系統——既能識別友軍，又能阻擋敵人。
在根瘤菌侵染初期，MtLICK1/2會迅速抑制免疫反應，避免植物免疫系統“誤傷”根瘤菌。待共生關係建立後，它又能精準把控植物的免疫穩態，有效抵禦病原菌的侵染。
該項研究不僅解答了豆科植物如何與根瘤菌“友好相處”而又不失“禦敵”警惕的科學問題，還為農業綠色發展帶來了新希望。如果科學家能在小麥、水稻等主要作物中“安裝”類似的共生系統，未來或許能讓糧食作物也實現氮肥的“自給自足”，大幅減少化肥使用，推動綠色農業高質量發展。
原標題：《植物竟有一套“智能門禁”，識別友軍阻擋敵人兩不誤》
欄目主編：任荃
來源：作者：文匯報 許琦敏
