圣路易斯华盛顿大学最近发布了一份新闻报告，该大学的研究人员通过移植固氮基因成功地从空气中吸收了一种光合细菌。这将有助于研究植物固氮技术，培育不需要施用氮肥的作物。
一些细菌和古代细菌可以直接吸收空气中的氮，产生有用的氮化合物，这被称为固氮。植物没有固氮能力，只有一些豆类植物可以使用共生细菌间接固氮。为了确保产量，现代农业需要大量的氮肥。
将细菌的固氮基因移植到作物中是生物技术领域的一个重要课题，但之前的研究并没有取得多大进展。其中一个困难是，氧气会抑制固氮酶的作用，大大降低固氮效率，而植物光合作用会产生氧气。
圣路易斯华盛顿大学的研究人员在《微生物学》网络杂志上发表了一篇论文，称他们移植的固氮基因来自一种蓝藻。蓝藻是一种具有昼夜节律的特殊蓝细菌，白天通过光合作用储存能量，晚上使用固氮和合成叶绿素。
蓝细菌，又称蓝藻，是地球上最古老、生存时间最长的低等原核生物之一，部分蓝细菌具有固氮能力。
研究人员从蓝杆藻基因组中识别出35个与固氮相关的基因，并将其移植到一种光合作用蓝细菌——无固氮的集胞藻中，以获得固氮能力。通过调整这些基因的表达水平，集胞藻的固氮效率最高达到蓝杆藻的30%以上。
这是研究人员首次培育具有光合作用和固氮能力的转基因生物，为相关研究提供了许多新的线索，包括至少需要多少基因来实现固氮，什么基因可以减少氧对固氮过程的干扰，以及如何减少固氮的能耗。
据新闻公报报道，这一新成果意味着人们可能很快将作物合成氮肥，节约农业生产成本，减少化肥行业造成的污染。
