日本千葉縣上總ＤＮＡ研究所在世界上首次破譯了控制豆科植物百脈根草根瘤菌數(shù)量的遺傳基因密碼。這一重大發(fā)現(xiàn)不僅在科學(xué)上解釋了植物與細菌的共生關(guān)系，而且可在貧瘠土地上培育出不需施肥的作物。
目前，全球的氮肥生產(chǎn)耗費世界總電力的３％－４％，且農(nóng)作物只能吸收氮肥的１／１０，造成了大面積土壤和水質(zhì)的污染。這一發(fā)現(xiàn)如能進入實用化階段，僅免施氮肥一項，就可節(jié)省大量電力能源，并大大減少土壤和水質(zhì)污染。
豆科植物的根瘤菌會根據(jù)土壤中氮含量的多少，自我控制根瘤菌的數(shù)量。如果土壤中氮含量過多時，就會自我抑制根瘤菌的生長。上總ＤＮＡ研究所利用豆科植物百脈根草研究時發(fā)現(xiàn)了根瘤菌不能自我控制生長的變異現(xiàn)象，并將其命名為“根瘤菌過剩生長變異體ｈａｒｌ ”。ｈａｒｌ具有兩個特點，一是無論土壤中氮含量多少，都能夠大量生成根瘤，二是使植物主根生長不良，但能夠促進更多側(cè)根生長。上總ＤＮＡ研究所發(fā)現(xiàn)，ｈａｒｌ的遺傳基因存在于植物的葉部，但影響到植物根瘤和根部的生長。該研究所在大豆和豌豆植物上也發(fā)現(xiàn)了同樣現(xiàn)象。
研究結(jié)果證明，ｈａｒｌ遺傳基因于細胞膜內(nèi)與細胞外的物質(zhì)結(jié)合時，與向細胞內(nèi)傳達信號的受體至活酶也存在有某種關(guān)聯(lián)。上總ＤＮＡ研究所今后計劃繼續(xù)研究ｈａｒｌ遺傳基因的機能。如果成功，屆時人類利用根瘤菌固氮這一特性，將能控制植物的根瘤生長，提高植物自身固氮效率，減少氮肥的施用量。
