靶向一氧化氮还原酶（NOR1）：抑制真菌源氧化亚氮（N2O）排放的关键策略

本研究揭示真菌源一氧化氮还原酶（p450nor/NOR1）是农业土壤中氧化亚氮（N2O）温室气体排放的关键驱动因子。通过基因敲除实验证实，缺失NOR1的镰刀菌（Fusarium verticillioides）完全丧失N2O产生能力。该研究为开发靶向真菌反硝化通路（denitrification）的新型减排策略提供了分子理论基础。

　　

Section snippets

Fungal and bacterial strains, culture media, and growth conditions

本研究使用的镰刀菌（Fusarium verticillioides）菌株列于补充表1。使用野生型菌株FRC M-3125（又名FGSC 7600）进行遗传改造和功能验证。常规培养时，菌株在27°C黑暗条件下生长3天，培养基分别为：（i）马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）或（ii）马铃薯葡萄糖液体培养基（PDB），后者置于250 rpm摇床培养。

Fungal NOR is specific to the phylum Ascomycota

真菌p450nor是将一氧化氮（NO）还原为氧化亚氮（N₂O）的反硝化通路关键酶，因此是功能研究的最佳靶点。通过对与FvNOR1具有高度序列相似性（>60%配对一致性）的蛋白质进行系统发育分析，发现p450nor在真菌界的分布具有特异性。NOR1蛋白进化树显示，镰刀菌NOR1样蛋白在子囊菌门内的重要经济真菌属中广泛保守。

Conclusions

由于土壤过程、环境条件和微生物反硝化作用的共同影响，50%的施用的氮肥无法被作物利用，反而对环境健康造成破坏性影响。然而，靶向p450nor的解决方案有望减少真菌源的土壤N₂O排放及其环境负面影响。本研究确凿证明：真菌p450nor（NOR1）是N₂O排放的核心决定因子，其功能缺失会完全阻断N₂O产生。这一发现为开发针对真菌反硝化通路的精准减排策略提供了分子靶点。