根瘤菌

为了确保成功建立共生关系，每种豆科植物都需要准确识别出更适合的根瘤菌菌株。

为了确保成功建立共生关系，每种豆科植物都需要准确识别更适合自己的根瘤菌菌株。

研究团队通过将苜蓿根瘤菌NodD中的三个关键激活域“移植”到豌豆根瘤菌NodD上，成功构建出一个“嵌合体”NodD蛋白，改造之后的豌豆根瘤菌NodD也能响应苜蓿根部分泌的类黄酮信号，并展现出和野生型苜蓿根瘤菌相似的结瘤固氮能力。

首次破解：中国科学院揭示豆科植物与根瘤菌之间共生的“密码暗号”2026年01月10日16:39IT之家IT之家1月10日消息，在自然界中，豆科植物（如大豆、苜蓿）的根部与根瘤菌通过共生形成的根瘤器官是高效的天然氮肥工厂（植物为根瘤菌提供碳源，根瘤菌负责将空气中的氮气转化为植物可利用形式的氮肥）。

这直接证明了正是这三个关键激活域，决定了豆科植物与根瘤菌之间的特异性识别。

那么，豆科植物与根瘤菌之间为什么需要这种特异性呢？

中国科学院分子植物科学卓越创新中心（CEMPS）张余及JeremyMurray团队合作，首次成功解析了豌豆根瘤菌NodD蛋白与类黄酮类化合物（橙皮素）结合的高分辨复合物晶体结构，解析了NodD识别类黄酮类化合物的机制，并揭示NodD中决定信号识别特异性的关键结构元件。

▲豌豆根瘤菌NodD蛋白与橙皮素复合物的结构示意图

研究发现，豌豆根瘤菌NodD蛋白的配体结合结构域通过两个蛋白口袋识别橙皮素——一个结合口袋位于NodD蛋白的单体中，一个位于NodD蛋白的二聚界面上，这种结合构象在已知的NodD所在的转录调控因子家族中尚属首次发现。

研究团队发现，豌豆根瘤菌NodD蛋白的配体结合结构域通过两个蛋白口袋识别橙皮素，其中一个结合口袋位于NodD蛋白的单体中，另一个位于NodD蛋白的二聚界面上，这种结合构象在已知的NodD所在的转录调控因子家族中尚属首次发现。

研究团队发现，豌豆根瘤菌NodD蛋白的配体结合结构域通过两个蛋白口袋识别橙皮素，其中一个结合口袋位于NodD蛋白的单体中，一个位于NodD蛋白的二聚界面上，这种结合构象在已知的NodD所在的转录调控因子家族中尚属首次发现。

这项最新研究发现，豌豆根瘤菌NodD蛋白的配体结合结构域通过两个蛋白口袋识别橙皮素——一个结合口袋位于NodD蛋白的单体中，一个位于NodD蛋白的二聚界面上，这种结合构象在已知的NodD所在的转录调控因子家族中尚属首次发现。

该研究首次成功解析了豌豆根瘤菌NodD蛋白与类黄酮类化合物（橙皮素）结合的高分辨复合物晶体结构，解析了NodD识别类黄酮类化合物的机制，并揭示NodD中决定信号识别特异性的关键结构元件。

豌豆根瘤菌NodD蛋白与橙皮素复合物的结构示意图。