筑波大学研究团队报告称，他们识别出一种影响植物与固氮细菌建立根瘤菌共生的关键分子机制：转录因子根瘤形成起始蛋白（NODULE INCEPTION，NIN）之所以能够调控根瘤形成、细菌感染以及共生固氮等多个过程，部分原因在于其具备一种可增强DNA结合稳定性的短氨基酸基序。

豆科等部分植物会在根部形成专门器官根瘤，并在其中与固氮细菌建立共生关系。该过程中，植物从细菌获得氮源，而细菌则从植物获取光合作用产生的碳化合物。研究人员指出，解析这一互作的分子基础不仅对植物生物学具有基础意义，也与可持续农业相关。

研究团队在发表于《Science Advances》的工作中，以豆科模式植物日本鸢尾（Lotus japonicus，宫古草）为材料，聚焦NIN与其近缘的NIN样蛋白（NIN-LIKE PROTEIN，NLP）家族成员之间的差异。既有研究显示，NIN可调控与根瘤形成、根瘤菌感染及共生固氮相关的基因，其中共生固氮可将大气氮转化为宿主植物可利用的氨；但NIN在进化过程中如何获得区别于NLP的共生特异性调控能力仍不明确。

该研究首先在NIN的RWP-RK DNA结合结构域之后，鉴定出一个短氨基酸基序，研究人员将其命名为后续RWPRK（FR）基序。研究结果显示，FR基序可稳定二聚体形成，并使NIN相较NLP具备更广泛的DNA结合特异性。

在功能验证方面，研究团队在日本鸢尾中构建缺失FR基序的NIN突变体，观察到其根瘤菌感染受损，且根瘤中的固氮功能显著下降。研究人员据此认为，FR基序对NIN发挥共生相关功能至关重要。

此外，进化分析显示，FR基序存在于部分早于根瘤菌共生出现的植物谱系中。研究团队据此提出，NIN可能通过借用祖先NLP转录因子中既有的分子特征，在进化过程中形成了与根瘤菌共生相关的调控能力。

研究人员表示，该工作提示转录因子中相对较小的结构变化也可能带来新的调控功能，并为相关领域的后续研究提供了基础线索。