植物竟有一套“智能门禁”，识别友军阻挡敌人两不误
豆科植物既能“热情招待”根瘤菌来获取氮肥，也能坚决抵抗病原微生物的侵害。是什么让它能如此“有礼有节”地对待不同微生物？这个谜团的关键部分被上海科学家解开。昨天深夜国际顶尖学术期刊《自然》在线发表了这一成果。
在自然界中，豆科植物与根瘤菌的共生关系可谓高效环保——植物为根瘤菌提供住所（根瘤器官）和食物（光合产物），而根瘤菌则发挥“固氮工厂”的作用，将空气中植物无法直接利用的氮气转化为可吸收的铵态氮。要是水稻、小麦等主要粮食作物也能像豆科植物一样固氮，将可大大减少化学氮肥的施用，对可持续农业发展意义重大。
分子密码
经过多年研究，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究员团队发现，植物进化出巧妙的感知系统，可精准区分共生微生物和病原微生物，而且体内还存在一套特异的免疫抑制系统，能在共生菌侵染植物细胞时，精准调控免疫反应强度，既避免免疫反应过强阻碍了共生过程，又确保不会被病原微生物蒙混进植物体内兴风作浪。
此次他们发现，豆科植物具有一套巧妙的“信号识别系统”，能够精准辨别根瘤菌。根瘤菌靠近植物时，会分泌一种信号分子“结瘤因子”。植物细胞表面的受体蛋白MtNFP和MtLYK3能够识别这一信号，其中只有MtLYK3具备“激活开关”的功能。
那么，信号如何在植物细胞内传递？研究团队发现，细胞质内的类受体激酶蛋白MtLICK1/2扮演了关键角色。它能与MtLYK3“握手”，并通过相互磷酸化激活共生信号通路，最终促使植物形成根瘤器官，允许根瘤菌进入植物细胞共生固氮。
智能门禁
更令人惊叹的是，MtLICK1/2不仅帮助植物“开门迎客”，与根瘤菌建立共生，还能帮助植物“关门御敌”，调节免疫反应。这种调控模式就像植物的智能门禁系统——既能识别友军，又能阻挡敌人。
在根瘤菌侵染初期，MtLICK1/2会迅速抑制免疫反应，避免植物免疫系统“误伤”根瘤菌。待共生关系建立后，它又能精准把控植物的免疫稳态，有效抵御病原菌的侵染。
该项研究不仅解答了豆科植物如何与根瘤菌“友好相处”而又不失“御敌”警惕的科学问题，还为农业绿色发展带来了新希望。如果科学家能在小麦、水稻等主要作物中“安装”类似的共生系统，未来或许能让粮食作物也实现氮肥的“自给自足”，大幅减少化肥使用，推动绿色农业高质量发展。