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量的遺傳基因密碼。這一重大發(fā)現不僅在科學(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)現如能進(jìn)入實(shí)用化階段，僅免施氮肥一項，就可節省大量電力能源，并大大減少土壤和水質(zhì)污染。
豆科植物的根瘤菌會(huì )根據土壤中氮含量的多少，自我控制根瘤菌的數量。如果土壤中氮含量過(guò)多時(shí)，就會(huì )自我抑制根瘤菌的生長(cháng)。上總ＤＮＡ研究所利用豆科植物百脈根草研究時(shí)發(fā)現了根瘤菌不能自我控制生長(cháng)的變異現象，并將其命名為“根瘤菌過(guò)剩生長(cháng)變異體ｈａｒｌ ”。ｈａｒｌ具有兩個(gè)特點(diǎn)，一是無(wú)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(cháng)不良，但能夠促進(jìn)更多側根生長(cháng)。上總ＤＮＡ研究所發(fā)現，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(cháng)。該研究所在大豆和豌豆植物上也發(fā)現了同樣現象。
研究結果證明，ｈａｒｌ遺傳基因于細胞膜內與細胞外的物質(zhì)結合時(shí)，與向細胞內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研究ｈａｒｌ遺傳基因的機能。如果成功，屆時(shí)人類(lèi)利用根瘤菌固氮這一特性，將能控制植物的根瘤生長(cháng)，提高植物自身固氮效率，減少氮肥的施用量。
