氮是动植物生长发育所必需的元素。氮也是目前农业生产中所用化肥的主要元素之一。化肥不仅会引起江河湖泊的水体富营养化，同时造成了土壤酸化等，严重破坏了生态环境，阻碍农业生产的可持续发展。生物固氮是指固氮生物将大气中分子态氮转化为可以供生物利用的化合态氮的自然过程。与工业固氮相比，生物固氮不需要在高温高压的环境中进行，其消耗的是生物能而非来自于自然界的化石能源，因而这种固氮方式被认为是经济高效、有利于生态系统可持续发展的最佳固氮方式。因此，阐释生物固氮的分子机制，探索提高生物固氮效率的有效措施，对于发展“减肥增效的绿色农业”这一国家重大需求具有重要理论意义和实用价值。

在各类生物固氮体系中，豆科植物与固氮根瘤菌的共生固氮能力力居首位，其固氮总量占全球生物固氮总量的65%以上，能够为农业用地提供30%-50%的氮元素。本课题组针对豆科植物中参与共生信号的识别、传递以及转录调控等的关键蛋白质机器开展研究并取得突破。