Research progress on efficient symbiotic nitrogen fixation <?A3B2 pi6?>in plants

生物固氮是陆地生态系统氮素输入的关键途径，其中豆科植物与根瘤菌形成的共生固氮体系固氮量最大、效率最高，兼具重要生态价值与农业应用潜力，是替代化学氮肥、推动农业绿色低碳可持续发展的重要支撑。因此，系统解析植物高效共生固氮的分子调控机制、将固氮能力拓展至非豆科主粮作物，已成为植物营养学与合成生物学领域的重要研究方向。本文系统梳理了豆科植物与根瘤菌共生建立及高效固氮维持的分子调控机制，重点阐述了定型根瘤与不定型根瘤在营养交换中的代谢差异与氮同化模式，并总结了氨基酸转运及铁、钼、铜、锌、镁、硫等离子的运输与稳态调控规律。此外，本文归纳了天然非豆科植物共生固氮的基本特征，以及禾本科作物固氮工程化改造的研究进展，深入探讨了该领域现存的关键科学问题与技术挑战，并对作物固氮性状改良及潜在应用前景进行了展望，旨在为共生固氮基础理论研究与农业生物技术应用提供系统性理论参考。