日本千叶县上总DNA研究所在世界上首次破译了控制豆科植物百脉根草根瘤菌数量的遗传基因密码。这一重大发现不仅在科学上解释了植物与细菌的共生关系，而且可在贫瘠土地上培育出不需施肥的作物。
目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10，造成了大面积土壤和水质的污染。这一发现如能进入实用化阶段，仅免施氮肥一项，就可节省大量电力能源，并大大减少土壤和水质污染。
豆科植物的根瘤菌会根据土壤中氮含量的多少，自我控制根瘤菌的数量。如果土壤中氮含量过多时，就会自我抑制根瘤菌的生长。上总DNA研究所利用豆科植物百脉根草研究时发现了根瘤菌不能自我控制生长的变异现象，并将其命名为“根瘤菌过剩生长变异体harl ”。harl具有两个特点，一是无论土壤中氮含量多少，都能够大量生成根瘤，二是使植物主根生长不良，但能够促进更多侧根生长。上总DNA研究所发现，harl的遗传基因存在于植物的叶部，但影响到植物根瘤和根部的生长。该研究所在大豆和豌豆植物上也发现了同样现象。
研究结果证明，harl遗传基因于细胞膜内与细胞外的物质结合时，与向细胞内传达信号的受体至活酶也存在有某种关联。上总DNA研究所今后计划继续研究harl遗传基因的机能。如果成功，届时人类利用根瘤菌固氮这一特性，将能控制植物的根瘤生长，提高植物自身固氮效率，减少氮肥的施用量。
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