窒素固定は、大気窒素がアンモニアに変換されるプロセスであり、植物がタンパク質や他の窒素含有化合物を産生するために使用できます。このプロセスは植物の成長に不可欠ですが、非常にエネルギー集約型でもあります。マメ科植物は、マメ科植物の根の結節に住んでいて、大気窒素をアンモニアに変換する細菌である根粒菌との共生関係を進化させました。
マメ科植物の細胞壁にどのように根茎が違反しているかについての議論は、125年以上続いています。一部の科学者は、根粒菌が「細胞壁分解」と呼ばれるプロセスを使用していると考えています。このプロセスでは、植物の細胞壁を分解する酵素を分泌します。他の人々は、根茎が「侵略」と呼ばれるプロセスを使用していると信じており、そこでは植物の細胞壁に物理的に浸透します。
彼らの研究では、JBEIチームは顕微鏡検査と分子生物学の技術の組み合わせを使用して、根茎が細胞壁の分解と浸潤の両方を使用してマメ科植物の細胞壁に違反することを示しました。チームは、Rhizobiaが最初に植物の細胞壁を分解する酵素を分泌し、次にこれらの酵素を使用して、細胞壁に物理的に浸透できるチャネルを作成することを発見しました。
この発見は、より効率的な窒素固定作物の開発に重要な意味を持っています。根茎がマメ科植物の細胞壁にどのように違反するかを理解することにより、科学者は根茎感染により耐性のある作物を設計することができ、窒素固定の増加と作物収量の改善につながる可能性があります。
「この研究は、マメ科植物と根茎の共生関係の根底にある分子メカニズムの新しい理解を提供します」とJBEIのディレクターであるジェイ・ケスリングは述べています。 「この知識は、より効率的な窒素固定作物の開発につながる可能性があり、これは世界の食料安全保障に大きな影響を与える可能性があります。」
