福建农林大学团队发现促使大豆高效“吃”氮肥的关键开关

调控生长素“搬运工”让作物不“挑食”

化肥是农业的“粮食”，但你知道作物其实很“挑食”吗？尤其是氮肥——施得多，吸收少。如今，这一困境有望被一项来自中国的研究突破。

近日，福建农林大学陈栩教授团队的重要研究成果，以封面论文形式发表于国际权威期刊《先进科学》。该论文首次揭示了大豆中一个名为PIN3的生长素转运蛋白，竟是促使大豆高效“吃”氮肥的关键开关。这一发现为培育“节肥、高产、优质”的新型大豆品种提供了清晰的基因靶点。

氮肥施得多

作物“吃饭”效率却不高

氮是作物生长不可或缺的营养元素。然而，令人尴尬的是，氮肥的实际利用效率平均只有50%左右。

约一半未被吸收的氮肥去哪儿了？它们最终通过挥发、淋溶等途径进入空气和水体，成为温室气体排放和水体富营养化的重要推手。因此，如何提高作物自身的“吃饭”效率，成为农业可持续发展的核心挑战。

大豆虽是重要的粮油作物，能通过根瘤菌固定空气中的氮气，但仍需从土壤中吸收额外氮素来保证高产优质。这后半程的“加餐”过程究竟该如何调控，科学界此前知之甚少。

调控生长素“搬运工”

可促使大豆高效“吃饭”

陈栩教授团队的研究，精准破解了这一调控过程的关键环节。他们发现，土壤中氮素的主要形态——硝酸盐，其浓度高低会直接影响大豆叶片中PIN3的稳定性。

陈栩教授解释道：“土壤中的硝酸盐充足时，它会触发一个信号，促使PIN3降解。这种蛋白原本负责把生长素运出细胞，它减少之后，细胞内的生长素水平就自然升高了。”这意味着，对PIN3的调控可促使大豆高效“吃”氮肥。

新培育大豆材料

展现显著“氮高效”

理论机制的发现，最终需要田间产量的验证。陈栩教授团队通过创制PIN3基因失活的大豆材料，在福州、莆田、三明等地开展了连续两年、多点位的田间试验。

试验结果令人振奋，这种新培育的大豆材料表现出显著的“氮高效”特性，在相同施肥条件下，对氮肥的吸收利用能力更强。更值得关注的是，在保持产量稳定的同时，籽粒含油量实现了2%至3%的显著提升。

“这意味着，我们找到了一个既能稳定产量，又能提升品质的关键基因靶点。”陈栩教授总结道。

陈栩教授团队的研究不仅具有重要的理论价值，更已展现出明确的转化前景。正如陈栩教授所言，这项工作的长远意义在于“从作物自身机能入手，为农业的节本增效和绿色发展提供一种根本性的解决方案”。

据悉，该研究由福建农林大学牵头，多家科研单位协作完成，并获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。（记者 梁凯鸿）