研究人員發現，鋅在豆科植物的固氮過程中起著至關重要的作用。這一發現與轉錄調節因子硝酸鹽下固氮 (FUN) 一起，可以通過優化作物效率和減少對合成肥料的依賴來徹底改變以豆科植物為基礎的農業。通過了解鋅和 FUN 如何調節固氮，研究人員可能能夠增強氮輸送、提高作物產量并促進更可持續的農業實踐。

關于鋅的新知識可以改變我們種植農作物的方式，因為植物可以變得更具氣候適應性。這意味著植物可以提高對極端天氣的耐受性，這不僅可以確保更穩定的農作物產量，還可以減少對人工肥料的需求，并使得人們能夠在新的、以前不適宜種植的地區種植豆科植物。

“細菌可以與豆科植物合作，在根瘤中固定空氣中的氮。然而，根瘤對溫度、干旱、洪水、土壤鹽分和土壤中高濃度的氮等環境影響很敏感，”助理教授兼這項研究的主要作者林杰順解釋說。

丹麥奧胡斯大學的研究人員與馬德里理工大學和法國歐洲同步輻射裝置合作發現，豆科植物利用鋅作為次級信號來整合環境因素，調節固氮效率。在發表于 《自然》雜志上的研究中，研究人員發現FUN是一種新型的鋅傳感器，它可以解碼根瘤中的鋅信號并調節固氮。

“發現鋅在植物中作為次級信號的作用確實令人驚嘆。它是一種至關重要的微量營養素，以前從未被視為信號。在篩選了超過 150,000 株植物后，我們最終確定了鋅傳感器 FUN，揭示了植物生物學這一令人著迷的方面， ”Jieshun Lin 解釋道。

在這項研究中，研究人員發現，FUN 是一種重要的轉錄因子，可以在土壤氮濃度高時控制根瘤分解：“ FUN 受一種特殊的機制調節，這種機制直接監測細胞鋅水平，我們表明，當鋅水平低時，FUN 會被鋅滅活，變成大的絲狀結構，并釋放成活性形式， ”Kasper Røjkjær Andersen 教授解釋說。

從農業角度來看，持續的固氮作用可能是一種有益的特性，可以增加氮的利用率，無論是對于豆科植物還是對于依賴豆科植物生長后留在土壤中的氮的共栽作物或未來作物而言都是如此。這有助于為未來的研究奠定基礎，為我們提供管理農業系統的新方法，減少氮肥的使用，減少其對環境的影響。

這項研究意義重大。通過了解鋅和 FUN 如何調節氮固定，研究人員正在制定策略來優化豆科作物中的這一過程。這可以增加氮輸送量，提高作物產量并減少對合成肥料的需求，而合成肥料會產生環境和經濟成本。

研究人員目前正在研究 FUN 產生和解碼鋅信號的機制。他們期待將這些新發現應用于蠶豆、大豆和豇豆等豆科作物。