在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，氮肥是保障作物生長發(fā)育的關(guān)鍵大量營養(yǎng)元素，其施用對提升作物產(chǎn)量具有重要意義。然而，全球作物平均施氮量已從 20 世紀(jì) 60 年代的約 44.6 公斤 / 公頃增至 21 世紀(jì) 10 年代的 100.9 公斤 / 公頃，氮肥利用效率卻僅約 50%。未被吸收的氮肥通過氨揮發(fā)、反硝化作用及硝酸鹽淋溶等途徑流失，不僅制約作物產(chǎn)量提升，更引發(fā)嚴(yán)峻的環(huán)境問題，培育高氮利用效率作物已成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

大豆作為重要的經(jīng)濟(jì)作物，其 60%-70% 的氮需求依賴共生固氮，而對其氮利用效率的核心調(diào)控機(jī)制尚未完全明確。2025年11月18日，福建農(nóng)林大學(xué)海峽聯(lián)合研究院代謝組學(xué)研究中心陳栩教授團(tuán)隊在國際著名學(xué)術(shù)期刊Advanced Science在線發(fā)表了題為Soybean auxin transporter PIN3 regulates nitrate acquisition to improve nitrogen use and seed traits的研究論文，揭示了生長素運(yùn)輸與大豆硝酸鹽吸收之間的關(guān)鍵調(diào)控關(guān)系，為解析大豆氮利用效率的分子機(jī)制提供了全新視角。

該研究研究，高濃度硝酸鹽可誘導(dǎo)大豆葉片 PIN3 蛋白降解，抑制生長素外排，使胞內(nèi)生長素水平升高，進(jìn)而促進(jìn)葉細(xì)胞擴(kuò)張。更為重要的是，生長素積累激活生長素響應(yīng)因子 ARF10 及光信號轉(zhuǎn)錄因子 STF3（HY5 同源蛋白），兩者協(xié)同直接增強(qiáng)氮素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 NPF2.13 的轉(zhuǎn)錄，從而顯著提升大豆對硝酸鹽的吸收與光合代謝效率。

為了評估氮素積累和光合作用的增強(qiáng)對大豆產(chǎn)量性狀和種子品質(zhì)的廣泛農(nóng)藝影響，我們設(shè)計了一系列田間試驗。結(jié)果顯示：PIN3a/b 雙缺失突變體表現(xiàn)出“氮高效”表型；經(jīng)兩年四地（海南、福州、莆田、三明）田間試驗均證實，該突變體在不減產(chǎn)的前提下，將籽粒含油量提高 2–3 個百分點。

綜上，該研究首次闡明 PIN3 介導(dǎo)的生長素運(yùn)輸、硝酸鹽吸收與光信號三者間的協(xié)同機(jī)制，拓展了植物氮營養(yǎng)信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。該發(fā)現(xiàn)不僅為培育高氮利用效率大豆提供了可直接應(yīng)用的分子靶點，也為通過基因編輯等精準(zhǔn)育種手段，在減少氮肥投入的同時實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)奠定了基礎(chǔ)，對推動農(nóng)業(yè)節(jié)本增效、減排減污和綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。

福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院已畢業(yè)博士生徐慧芳為該文章第一作者，福建農(nóng)林大學(xué)陳栩教授為該文章通訊作者。中國科學(xué)院南京土壤所陳志長研究員、河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所史曉蕾研究員，福建省農(nóng)科院林國強(qiáng)研究員、張玉梅研究員，中關(guān)村旭月非損傷微測技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟劉蘊(yùn)琦工程師參與了合作研究。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、農(nóng)林生物安全全國重點實驗室聯(lián)合攻關(guān)項目、植物保護(hù)一流培優(yōu)學(xué)科群經(jīng)費，中國自然科學(xué)基金和福建省自然科學(xué)基金的資助。

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https://doi.org/10.1002/advs.202511907