植物固氮成本不菲

含羞草树 图片来源：Olivier Vandeginste/Science Source

当谈到获取最重要的营养素时，有些植物会招募一些“小朋友”：生活在其根部隆起处、从空气中获取氮的土壤细菌。一项新研究表明，维持这些搭档的成本很高，以至于一些物种放弃了这些微生物园丁。

来自10个植物家族的物种，包括花生、豆类和含羞草树，都能够在贫瘠的土壤中茁壮成长，因为它们与所谓的固氮细菌结合在一起。但植物生物学家一直困惑，为什么这个王国里的另外18个家族，甚至是这10个植物家族中的一些物种，并未进化出这种有益的特性。

为了找到答案，研究人员对7种固氮植物物种的基因组及其3个不固氮的近亲物种进行了测序。他们将这些植物的基因构成与其他27种植物（其中18 种是固氮植物）的基因组进行了比较。分析表明，形成这种搭档关系的能力从可固氮的10个植物家族的共同祖先进化而来，但由于该植物的一个关键基因与变异细菌结合或一起消失，这种能力至少丢失了8次。相关成果近日发表于《科学》杂志。

这些损失表明，固氮植物在这些搭档关系中投入了大量能量，以至于如果土壤中有足够的氮，它们就会停止形成这种搭档关系，最终完全失去形成它的能力。

   固氮是一个极具价值的特征，农民每年都要花费数百万美元让农作物拥有这种能力。新研究表明，植物学家需要将这些潜在的成本纳入考量。