
含羞草樹 圖片來源:Olivier Vandeginste/Science Source
當談到獲取最重要的營養素時,有些植物會招募一些“小朋友”:生活在其根部隆起處、從空氣中獲取氮的土壤細菌。一項新研究表明,維持這些搭檔的成本很高,以至于一些物種放棄了這些微生物園丁。
來自10個植物家族的物種,包括花生、豆類和含羞草樹,都能夠在貧瘠的土壤中茁壯成長,因為它們與所謂的固氮細菌結合在一起。但植物生物學家一直困惑,為什么這個王國里的另外18個家族,甚至是這10個植物家族中的一些物種,并未進化出這種有益的特性。
為了找到答案,研究人員對7種固氮植物物種的基因組及其3個不固氮的近親物種進行了測序。他們將這些植物的基因構成與其他27種植物(其中18 種是固氮植物)的基因組進行了比較。分析表明,形成這種搭檔關系的能力從可固氮的10個植物家族的共同祖先進化而來,但由于該植物的一個關鍵基因與變異細菌結合或一起消失,這種能力至少丟失了8次。相關成果近日發表于《科學》雜志。
這些損失表明,固氮植物在這些搭檔關系中投入了大量能量,以至于如果土壤中有足夠的氮,它們就會停止形成這種搭檔關系,最終完全失去形成它的能力。
固氮是一個極具價值的特征,農民每年都要花費數百萬美元讓農作物擁有這種能力。新研究表明,植物學家需要將這些潛在的成本納入考量。
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