2008年5月21日，美国《国家科学院院刊》（PNAS）在线发表了由中国农业科学院生物技术研究所和国家作物基因资源与基因改良重大科学工程牵头，与中国医学科学院病原生物学研究所、法国巴斯德研究所、北京大学及清华大学等多家机构合作完成的科研成果——《联合固氮斯氏假单胞菌的固氮基因岛和根际竞争特性》。该研究突破性地揭示了联合固氮的分子机理，并为其在农业领域的应用提供了理论基础。

生物固氮是指某些原核微生物通过固氮酶在常温常压下将大气中的氮气转化为可利用的氨，这一过程对维持生态系统氮素循环及农业生产至关重要。全球每年生物固氮总量约为2亿吨，约占全球作物需氮量的四分之三。

在国家863计划、973计划及国家自然科学基金项目支持下，林敏研究员团队与法国巴斯德研究所、中国医学科学院病原生物学研究所及北京大学等单位合作，于2005年完成了从我国南方水稻根际分离的联合固氮斯氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri A1501）全基因组测序及功能注释。A1501是国际上首个完成全基因组测序的联合固氮菌株。

通过比较基因组学分析，研究团队发现A1501基因组中存在四个典型的基因岛区域，其中所有固氮相关基因簇集中在一个长约49 kb的DNA区域，构成了独特的“固氮岛”。这一结构为研究生物固氮体系的进化提供了完整的中间类型模型。

利用基因芯片、实时定量PCR及非极性突变株构建等分子生物学技术，团队鉴定出多种可能参与细菌氮信号传导及固氮活性调控的新基因，为深入解析联合固氮基因网络的调控机制奠定了坚实基础。

功能基因组分析显示，A1501不仅具备固氮功能，还具有芳香族化合物降解、聚羟基丁酸酯（PHB）合成等代谢特性，同时表现出抗草甘膦等逆境适应能力，使其在根际环境中具有显著的竞争优势。

目前，研究团队已从A1501基因组中分离出芳香族化合物降解基因簇，鉴定出一种新型高抗草甘膦的EPSP合酶基因，并已申请国际PCT专利。相关的生化及遗传学研究正在开展中。

该研究不仅为揭示稳定联合固氮体系的分子机制提供了重要理论依据，还为培育优质高效抗逆农作物新品种提供了新的功能基因资源，具有重要的农业应用前景。