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我是根瘤
  文章来源:遗传与发育生物学研究所 发布时间:2013-01-04 【字号: 小  中  大   

我踌躇满志,绞尽脑汁要从默默无闻到声名鹊起。为此,我不遗余力地要自己卓尔不群。想必,您读过郑渊洁的童话《我是钱》吧,一本很不错的“钱”的自传。一直也想效仿写一个自传。为此我审时度势,蓄势待发。这不,机会总是给有准备的人留着呢,我瞅准了这次科学征文的机会,想让自己成为大众眼中的“名人”,从此声名遐迩,成为《我是钱》的姊妹篇,亲爱的朋友,您准备好了吗?

现代人都是谈“瘤”色变,什么“晴天霹雳”、“五雷轰顶”用来形容患者及家属的心情,一点都不为过。但是,并不是所有的瘤都是恶性的,比如动脉瘤,血管瘤,只不过是某些部位的肿块或突起,对生命并无威胁。所以,就仿佛“并不是所有的的泪水都代表着伤感,所有笑容都代表着喜悦”一样,并不是所有的“瘤”都十恶不赦,并不是所有的“瘤”都臭名昭著,我就是一个范例。

我叫“根瘤”,根瘤的“根”,根瘤的“瘤”。我有着瘤的外表,却有着忠诚的内心。我不仅对主人无害,相反,可谓有百利而无一害。做人不能忘本,根瘤不能忘根,更不能忘主人。主人是一种豆科植物,中文名字叫“大豆”,英文名字是Glycine max。主人由于富含优质蛋白质和不饱和脂肪酸,深受世界人民的喜爱。作为芸芸众生之中少数的蛋白含量高的佼佼者农作物,主人向来有“豆中之王”,“绿色牛奶”的美称。

主人的美誉与我不无关系。氮元素是蛋白质中不可缺少的组分,然而,绝大部分植物只能从土壤中吸收含氮化合物,而不能直接利用占空气80%的氮气。这种含氮化合物,也不是土壤所固有的,而是由一些微生物的生物固氮作用所积累的。由于主人的包容,她允许一种叫做“根瘤菌”的微生物与其共生,从她的根毛进入根内部,进行繁殖,主人的根受到刺激后,细胞开始分裂增殖,出现球状膨大,也就孕育了我。主人把我精心布置成根瘤菌的居所,为根瘤菌提供吃喝,一些碳水化合物和无机盐;而根瘤菌作为回报,将空气中的氮气还原为氨,为主人提供丰富的氮源。从此,根瘤菌与主人互惠互利,互通有无,共同生存,共同固氮——专业人士将这种合作叫做“共生固氮”,这是一种高效的(我和我的同胞干的活约占地球上生物固氮的55%左右,比世界上所有化工合成氨的产量还要多),绿色节能的(不用施加氮肥,减少污染)氮素利用方式,同时我们还能释放一些含氮化合物到周围的土壤中,起到培肥土壤的作用。

主人没有华丽的外表,却做了实实在在的事情。她却有着一个包容宽大的胸怀,她包容了根瘤菌,孕育了我,繁殖了大批优质的大豆。主人的故乡是中国,在这里诞生了她的祖辈,在这里她们得以繁衍。主人和我都热爱这片肥沃的土地,她不仅养育了我们和其他同胞,也养育了一代又一代聪明智慧的中国人民,是他们将我们代代培育。尤其是中国的东北,世界上最适于大豆生长的黄金地带,由于此处生产的大豆物美价廉质优,中国曾经是做主要的大豆出口国。然而,近年来,由于一些“洋大豆”的大举进入中国市场,大豆种植户面临着亏损的困境,大豆在中国的种植面积不断缩减,导致中国成为世界上最大的大豆进口国,而且呈现出递增的趋势。因此,在中国,提高大豆的产量和质量,增加市场竞争力,迫在眉睫。而我,也因此变得炙手可热,成为植物学家关注的焦点之一。

在一定程度上增加我根瘤的数量,可以提高共生固氮的效率,可以提高大豆的产量和品质。也就是说,我是使大豆增加产量,提高品质的潜力股。所以,一方面,科学家们发明了根瘤菌制剂,用它来处理大豆的根部,刺激主人结瘤,促进我们根瘤的大量产生,从而供给大豆充足的氮素,大幅度地提高大豆生长期中的固氮能力,这样可以使大豆产量提高10%以上,同时也提高大豆的蛋白质和不饱和脂肪酸的含量。一方面,科学家们通过改善大豆的培养条件,探索在不同条件下,例如不同的土壤水分,不同的氮、磷、钾、铜、硼、锌、锰、钼搭配施用,以优化大豆的固氮效率,寻找提高大豆产量和品质的关键因素。另外,来自于不同科研机构的中国植物学家们,将目前世界上先进的基因组学、转录组学和蛋白质组学等技术应用于大豆、根瘤菌,以及二者互作形成我根瘤,进而共生固氮进行深入研究,希望在分子水平对共生固氮的奥妙加以阐明。科学家们还建立了一系列的突变体库,期待找到控制结瘤及固氮效率,高产的新基因。科学家们都有着相似的目标,那就是使研究成果尽快应用于农业生产,以提高大豆产量和品质。

作为根瘤,我对中国科学家们的努力很感激,也充满信心。真心地期待研究成果转化为生产力的那一天,让农民朋友尝到大豆种植的甜头,让老百姓吃上优质廉价的大豆,实现中国大豆产业的伟大复兴。

作者:农业资源中心 赵红桃

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