新华社上海12月10日电(记者张建松)氮素是地球上的生命体基本组成元素，参与植物的生长发育、物质合成与代谢等一系列生物学过程。空气中氮元素丰富，但植物不能直接利用。
早在1888年，德国科学家就发现豆科植物与根瘤菌共生，可以将氮气转化成植物需要的氮素营养。在豆科植物与根瘤菌“合作共赢”的共生关系中，豆科植物为根瘤菌提供合适的固氮环境及生长必需的碳水化合物；作为回报，根瘤菌则将氮气转变成含氮化合物，满足豆科植物对氮元素的需求。
为什么豆科植物能与根瘤菌共生固氮，而别的植物则没有这项技能？科学家对此深感好奇，但始终没有搞清楚。一百多年来，成为困扰该领域研究者的一大难题。
中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛带领研究团队，通过现代分子生物手段，发现豆科植物之所以能“结瘤固氮”，是因为其皮层细胞获得一种植物发育的干细胞关键分子模块“SHR-SCR”。该干细胞分子模块，可赋予豆科植物皮层细胞分裂能力，使豆科植物的皮层与非豆科植物不同。同时，该干细胞分子模块还能被根瘤菌的信号激活，诱导豆科植物形成根瘤，从而共生固氮。
业内专家认为，这一研究发现了控制豆科植物根瘤共生固氮的关键分子模块，不仅加深了人们对共生固氮的理解，回答了“为什么豆科植物能结瘤固氮”这一科学问题。同时，也为非豆科植物皮层细胞命运的改造奠定了基础，为今后减少作物对氮肥的依赖，实现农业生产的可持续发展，提供了新的思路。
12月10日，国际权威学术期刊《自然》杂志发表了这项研究论文。