據外媒報導，德國弗萊堡大學的研究人員解釋了植物和固氮細菌之間共生關係的一個進化步驟。在自己的地下室生產肥料會是什麼樣子？豆科植物，如豌豆、豆類和各種苜蓿，通過其根部的特殊結構從共生的土壤細菌中獲得它們生長所需的有機氮。由弗萊堡大學生物系的細胞生物學家Thomas Ott教授領導的一個小組現在已經在根部細胞中發現了一個因素，植物在與這些生活在土壤中的所謂根系相關細菌的最初接觸中需要這個因素。

他們發現了一種僅在豆科植物中發現的蛋白質，稱為共生形成素1（SYFO1），並證明了它在共生中發揮的重要作用。

該團隊與弗萊堡大學醫學院的分子生物學家Robert Grosse教授和法國圖盧茲葡萄科學研究實驗室（LRSV）的進化生物學家Pierre-Marc Delaux博士一起，在《當代生物學》雜誌上發表了他們的成果。

當根瘤菌遇到土壤中的豆科植物的根時，SYFO1蛋白會使根部的小毛髮改變其生長方向。因此，它們將自己包裹在潛在的共生夥伴周圍。由於這些細菌的幫助，豆科植物不需要任何氮肥，與其他植物相反。Ott說：“如果我們準確地了解共生關係是如何產生的，我們就可以把它們在進化過程中失去的這種特殊屬性還給作物植物。”

他和Grosse都是卓越中心CIBSS–綜合生物信號研究中心的成員。Ott在CIBSS的研究涉及研究信號路徑的空間組織，這些信號路徑首先使得與共生細菌的共生關係得以建立。另一方面，Grosse在弗萊堡的工作重點是動物細胞的細胞骨架。Ott表示：“在我們的合作中，由於CIBSS的幫助，我們能夠以最佳方式貢獻我們在不同專業領域的專業知識。”

研究小組在豆科植物Medicago truncatula的研究中證明，SYFO1的基因被關閉的植物的根毛實際上不再有能力包裹住細菌。在進一步的研究中，研究人員發現，該蛋白與細胞骨架的一個組成部分–肌動蛋白結合，同時與細胞外的細胞壁結合，從而改變其生長方向。這些小毛髮現在不再是筆直地生長，而是改變了方向，在細菌周圍形成了一個環。

“SYFO1構成了植物進化過程中的一個特殊創新步驟，”Ott解釋說。“雖然形成蛋白以多種形式存在於細胞中並與肌動蛋白相互作用，但這種特殊的類型只對來自細菌的共生信號做出反應。”