植物固氮成本不菲

含羞草樹 圖片來源：Olivier Vandeginste/Science Source

當談到獲取最重要的營養素時，有些植物會招募一些“小朋友”：生活在其根部隆起處、從空氣中獲取氮的土壤細菌。一項新研究表明，維持這些搭檔的成本很高，以至于一些物種放棄了這些微生物園丁。

來自10個植物家族的物種，包括花生、豆類和含羞草樹，都能夠在貧瘠的土壤中茁壯成長，因為它們與所謂的固氮細菌結合在一起。但植物生物學家一直困惑，為什么這個王國里的另外18個家族，甚至是這10個植物家族中的一些物種，并未進化出這種有益的特性。

為了找到答案，研究人員對7種固氮植物物種的基因組及其3個不固氮的近親物種進行了測序。他們將這些植物的基因構成與其他27種植物（其中18 種是固氮植物）的基因組進行了比較。分析表明，形成這種搭檔關系的能力從可固氮的10個植物家族的共同祖先進化而來，但由于該植物的一個關鍵基因與變異細菌結合或一起消失，這種能力至少丟失了8次。相關成果近日發表于《科學》雜志。

這些損失表明，固氮植物在這些搭檔關系中投入了大量能量，以至于如果土壤中有足夠的氮，它們就會停止形成這種搭檔關系，最終完全失去形成它的能力。

   固氮是一個極具價值的特征，農民每年都要花費數百萬美元讓農作物擁有這種能力。新研究表明，植物學家需要將這些潛在的成本納入考量。