2017年，一位名叫杰睿的研究员进入了北京的中国科学院分子植物科学卓越创新中心。当时的他，心里憋着一口气，非要把困扰科学家多年的大难题给解决掉。这个难题到底是什么呢？其实就是豆科植物跟土壤里的根瘤菌，怎么才能准确配对、实现“锁钥机制”。虽然根瘤菌在土壤里多得像沙子，可是豆科植物才两万来种，它们到底是靠啥选择的呢？张余研究员和董尚志博士后也参与了进来。董尚志特别爱动脑筋，他想到了一个关键蛋白——NodD。大家都知道，NodD就像个总开关，能接收植物发出的信号。可问题是，这种蛋白特别难弄出高质量的晶体来观察结构。好在上海有个大家伙叫同步辐射光源帮了大忙。经过反复试验，他们终于看到了NodD跟植物信号分子橙皮素结合的样子。原来这蛋白就像一把精致的锁，中间有个口袋专门装“钥匙”。只有特定豆科植物分泌的那种特定的类黄酮分子才能插进去把锁打开，启动共生的程序。这就解释了为什么即便邻居挨着长，大家也能精准找到自己的宿主而不误认。 在此基础上，团队又动起了脑筋：既然苜蓿和豌豆的NodD蛋白序列相似度高达80%，那它们能不能互相换一换？经过一番基因编辑后，改造后的豌豆根瘤菌果然能识别苜蓿的信号了，还能在苜蓿根上结瘤固氮。 中国科学院院士韩斌觉得这事挺了不起。因为早在几十年前NodD基因就被找到了，但那时候没人知道它是怎么工作的。这次研究终于让大家看清了里面的原子结构，这可是从“知道怎么回事”到“知道为什么”的巨大进步。 杰睿研究员心里特别感慨：多亏了国家在基础研究上的持续投入，还有世界一流的平台和团结的氛围，大家才能把这个大挑战给拿下。“在这里，我获得了一切支持。”他是这么说的。 这项成果不光解开了生命世界的一个大秘密，更是有着长远的战略价值。它告诉我们以后可以照着这个分子图去设计改造其他植物和微生物的关系。未来要是能把豆科植物的固氮能力转到水稻、小麦这些粮食作物上，那就能少用化肥、减轻污染、省钱省力了。 这充分说明咱们国家在搞面向世界前沿和国家需求的基础研究时，总是能拿出有影响力的原创成果来。