日本学术振兴会（理事长：杉野刚）召开国际生物学奖委员会会议（委员长：东京科学大学综合研究院藤吉好则特任教授），决定将第42回国际生物学奖授予斯坦福大学斯蒂尔-辉瑞生物学教授莎伦·鲁格尔·朗博士（Sharon Rugel Long、75岁）。本回授奖领域为“共生（种间相互作用）生物学”（ Biology of Symbiosis [interspecific interactions]）。朗博士阐明了在根瘤菌与豆科植物间形成的根瘤共生中，共生伙伴通过化学信号相互识别、建立共生关系的机制，由此为阐明异种生物之间通过化学通讯与适宜的伙伴建立共生关系的机制奠定了理论基础。
莎伦·鲁格尔·朗博士（供图：日本学术振兴会，出处：https://www.jsps.go.jp/j-biol/03_recipients/42_awardee.html）
国际生物学奖设立于1985年，旨在纪念昭和天皇在位60年及其长期开展的生物学研究，同时激励生物学学科发展，授予在生物学研究中取得世界级杰出成就、为全球学术进步作出重大贡献的研究者。此外，以第25回为契机，主办方为纪念上皇陛下长期从事的鱼类分类学（虾虎鱼类）研究，在奖项中追加了推动未来生物学进一步发展的内容。获奖者将获颁奖状、奖牌及1000万日元奖金，同时获赠秋筱宫皇嗣殿下馈赠的礼品。颁奖仪式通常于每年12月在东京上野的日本学士院举办。此外，为纪念莎伦·鲁格尔·朗博士获奖，主办方还拟于12月19日、20日在奈良举办纪念研讨会。
朗博士阐明了共生于豆科植物根部的根瘤菌与豆科植物将彼此识别为适配伙伴，建立起被称为根瘤共生的共生关系的机制。
豆科植物能够利用大多数生物无法直接利用的大气氮（氮气）作为氮素营养来源。这是因为根瘤菌共生于宿主植物根部形成的根瘤内部，能够将氮气固定，并以氮素营养的形式提供给宿主植物。这种共生关系存在“宿主特异性”，例如，紫花苜蓿与豌豆同属豆科植物，但紫花苜蓿根瘤菌仅能与紫花苜蓿共生，却不能与豌豆共生。
朗博士启动研究之时，根瘤菌与豆科植物究竟如何相互识别并建立根瘤共生，其分子机制几乎完全未被阐明。
朗博士以根瘤菌与宿主植物二者为研究对象，通过分子遗传学、生物化学、细胞生物学层面的研究，阐明了宿主特异性的机制。
她具体揭示出宿主植物根部分泌的类黄酮，能够诱导根瘤菌中共生所需的nod基因群表达。此外，她还为由nod基因群编码的酶系合成的感染信号分子“Nod Factor”的发现与功能阐明作出了重要贡献。例如，紫花苜蓿分泌的类黄酮之一木犀草素，虽能诱导紫花苜蓿根瘤菌的nod基因表达，却无法诱导其他根瘤菌的nod基因表达。也就是说，研究明确了宿主植物分泌的类黄酮，可诱导作为伙伴的根瘤菌合成Nod Factor。
此外，朗博士在揭示Nod Factor对宿主植物产生的作用方面也作出了重要贡献。Nod Factor的结构因根瘤菌种类不同而存在差异。朗博士明确了，紫花苜蓿根瘤菌的Nod Factor可在紫花苜蓿根细胞内引发钙离子浓度的周期性变化（钙离子振荡，calcium spiking），而其他根瘤菌的Nod Factor无法在紫花苜蓿中诱导钙离子振荡。她进一步发现，即使向丧失共生能力的紫花苜蓿突变体施加紫花苜蓿根瘤菌的Nod Factor也无法诱导钙离子振荡，由此阐明钙离子振荡是根瘤共生形成的必要条件。
类黄酮与Nod Factor介导的宿主植物与根瘤菌间“分子对话”，会被转化为宿主细胞内的钙离子振荡，进而启动根瘤共生，这一系统的阐明，具有极为重大的学术价值。迄今为止，朗博士已发表了158篇的学术论文，总被引用次数超过1.7万次。她不仅是一位杰出的研究者，也作为一名教育者受到高度评价。
原文：《科学新闻》
译文：JST客观日本编辑部
