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[優(yōu)秀文章推薦]納米材料促進生物固氮研究取得重要進展 已有2人參與
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Mechanisms of the positive effect of MWCNTs on the rhizobium-legume system 該項研究首次發(fā)現(xiàn)碳納米材料中的多壁碳納米管（o-MWCNTs）能夠顯著提高豆科植物百脈根（Lotus japonicus）共生固氮過程中的結瘤數(shù)及固氮酶活性，并深入研究了o-MWCNTs促進生物固氮的作用機制。 Transmission electron microscopy images of nodule cells treated with/without MWCNTs 20世紀初葉，化學氮肥誕生，并在全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛使用。但化學氮肥過量使用也是導致水體、空氣和土壤面源污染的重要原因之一。根瘤菌在條件適宜的情況下可以誘導豆科植物形成根瘤，植物借助根瘤細胞中根瘤菌分化的“類菌體”來固定空氣中的氮氣。這些被固定的氮素能夠替代化學氮肥促進豆科植物生長。共生固氮體系在減施化學氮肥，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和降低面源污染等方面具有重要的生態(tài)學意義。 Effects of different CNMs on the growth of legume plants 該研究團隊研究了羰基修飾后的單壁碳納米管（o-SWCNTs）、多壁碳納米管（o-MWCNTs）和氧化型石墨烯（GO）對豆科植物百脈根共生固氮的影響，發(fā)現(xiàn)o-MWCNTs能夠有效增加植物的結瘤數(shù)，其固氮酶活性顯著提高，最終使植物的生物量得到明顯增加。已有的研究表明，共生固氮作用是植物與微生物相互作用的結果，而在宿主植物中存在一條復雜的共生信號途徑及相應的調(diào)控機制。該研究分析了o-MWCNTs對百脈根12個關鍵共生基因的影響，發(fā)現(xiàn)其表達水平發(fā)生不同程度的變化，其中啟始結瘤基因（Nodule Inception，NIN）的表達量得到顯著提高。通過拉曼光譜及透射電鏡等儀器分析發(fā)現(xiàn)o-MWCNTs聚集在根瘤含菌細胞間，能增強固氮酶活性。本研究結果為解決農(nóng)業(yè)種植的氮素來源、減施化學氮肥提供了新的技術途徑。 |
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