豆科植物根部被称为根瘤的器官中定植固氮细菌“根瘤菌”，吸取大气中的氮生成的氨为豆科植物提供养分，同时还为根瘤菌提供光合作用产物，由此形成共生关系。目前已知名为“NIN”的蛋白质在根瘤的形成、微生物侵入根瘤内部、以及将氮转化为氨的一系列过程中，统控基因的功能。但是，该机制的形成过程至今尚不清楚。
日本筑波大学生命环境系的寿崎拓哉教授等人的研究团队，利用豆科植物“百脉根”进行实验后发现，在与DNA序列相结合的NIN区域紧邻处，存在着一段由15个氨基酸构成的短序列，并将该区域命名为“FR”。研究团队基于蛋白质与DNA的相互作用解析，以及通过人工智能（AI）开展的蛋白质结构预测，确定FR起着让与DNA结合呈现稳态的作用，通过使蛋白质能够结合多种DNA序列，进而得以同时调控根瘤共生所需要的众多基因。此外，通过进一步分析还发现，FR区域在根瘤共生现象出现之前，就已存在于部分植物之中。
具有NIN型FR（黄色部分，上图）的NIN及NIN类似蛋白（NLP），通过FR维持适于DNA结合的二聚体结构，提高了DNA结合的稳定性，从而能够与多种DNA序列相结合。不具有NIN型FR的NLP，仅能结合特定的DNA序列（下图）。
上述研究成果揭示了蛋白质的微小结构变化可催生全新生物功能的机制。未来，通过研发降低氮肥依赖的技术，以及人工设计植物与微生物的共生体系，有望为可持续发展的农业贡献力量。（TEXT：中条将典）
原文：JSTnews 2026年4月号
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Molecular Plant-Microbe Interactions
论文：xploring genetic diversity and signatures of horizontal gene transfer in nodule bacteria associated with Lotus japonicus in natural environments
DOI： 10.1094/MPMI-02-19-0039-R
