共生固氮是自然界生物可用氮的最大自然来源，影响农业和自然生态系统的生物量和碳沉积。豆科植物进化出根瘤使得根瘤菌在其中进行共生固氮，这是一个高耗能的过程，研究表明即使提供足够的光合产物，如果没有光，豆科植物也不能共生固氮；但是，为什么光合产物和光信号对于豆科植物根瘤发育和共生固氮都是必须的，一直是豆科植物共生固氮领域的未解之谜。
近日，河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室王学路团队在Science上发表了题为Light-induced mobile factors from shoots regulate rhizobium-triggered soybean root nodulation的研究论文，揭示了大豆中受光诱导表达的GmFTs（FLOWERING LOCUS T）和GmSTF3/4（orthologs of LONG HYPOCOTYL 5）从地上移动到地下，在根中被根瘤菌激活的共生信号关键组分CCaMK磷酸化激活，诱导根瘤形成的机制。该项成果是由河南省科研团队主导并发表在Science上的第一篇研究论文，是该领域在国际上的重大突破。
王学路，国家杰出青年基金获得者、国务院生物学学科评议组成员、教育部生物科学教学指导委员会委员，2019年12月受聘为河南大学“杰出人才特区支持计划”第二层次特聘教授，2020年4月担任河南大学学术副校长。长期以大豆、拟南芥和水稻为系统，围绕绿色农业发展中的科学前沿和应用问题，采用遗传学、蛋白质组学、生物化学、细胞生物学和生物信息学的方法，研究豆科植物与根瘤菌互作以及非豆科植物生物固氮机制、激素信号转导网络及其调控作物生长发育和环境适应性的机制，并开展豆科作物精准改良。
王学路团队研究成果揭示了豆科植物共生固氮的需光机制，证明光合产物和光信号在调控共生结瘤过程中的作用不同；同时，大豆地上部分感受到一定强度的光，并通过体内的“信使”（论文发现的新蛋白），将来自地上的光信号传递到大豆根部，这个“信使”是促进豆科植物地下根瘤发育的关键因子。这项研究成果为设计弱光或暗处也可以共生固氮的新型植物提供了独特思路和手段。
“信使”蛋白科普图（论文发现的新蛋白）
此次研究，河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室王学路教授和孙世勇教授为该论文的通讯作者，王学路教授团队的王涛博士为第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技部国家重大科学研究计划以及河南大学经费的支持。
王学路教授接受采访
虽取得重大成就，但王学路教授仍不懈前行。他说：“我们将瞄准国际学术前沿，围绕国家和黄淮海地区现代农业发展重大战略需求，以一流课题为牵引，吸引汇聚优秀人才，建成一支在生物固氮和豆科生物学领域，创新活力旺盛、引领学术前沿、奋力拼搏、满足地方需求的卓越创新团队，为建设国家创新高地、服务地方经济社会发展做出应有贡献。”
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2019年10月，在河南大学生物学一流学科支撑下，省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室获批成立。同年12月，王学路教授加盟河南大学。他结合国家农业发展重大战略需求以及重点实验室研究方向，组建了“生物固氮和豆科生物学”研究团队，不到两年时间内，已引进7位来自美国、英国、上海、武汉的优秀青年教师加入；吸引了10位毕业于武汉大学、日本京都大学、南京农业大学和华中农业大学等高校的优秀博士毕业生从事博士后研究；并聘请国内著名大豆育种家作为兼职教授，系统开展豆科作物基础生物学和现代生物育种研究工作。团队已在Science、Nature Plants和Molecular Plant等国际顶尖或著名杂志发表论文10余篇，在审大豆品种9个，已成为生物固氮和豆科植物前沿基础生物学研究和现代生物育种领域国际领先的创新团队。
近期，河大“生物固氮和豆科生物学”团队以大豆为主要研究对象，研究菌植互作的遗传、发育、分子和进化机制，并开展豆科作物（大豆和花生）品种分子设计。该团队在大豆与根瘤菌匹配性进化的遗传与分子机制，以及非生物逆境调控大豆——根瘤菌共生固氮的分子机制方面取得了一系列重要进展。
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原素材来源：河南大学官网、河南大学官微、铁塔风铃官微
