Advanced Science | 福建農林大學陳栩團隊揭示大豆氮高效利用新機制，為高油大豆改良提供新思路

在農業生產中，氮肥是保障作物生長發育的關鍵大量營養元素，其施用對提升作物產量具有重要意義。然而，全球作物平均施氮量已從 20 世紀 60 年代的約 44.6 公斤 / 公頃增至 21 世紀 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、反硝化作用及硝酸鹽淋溶等途徑流失，不僅制約作物產量提升，更引發嚴峻的環境問題，培育高氮利用效率作物已成為農業領域亟待解決的關鍵挑戰。

大豆作為重要的經濟作物，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控機制尚未完全明確。2025年11月18日，福建農林大學海峽聯合研究院代謝組學研究中心陳栩教授團隊在國際著名學術期刊Advanced Science在線發表了題為Soybean auxin transporter PIN3 regulates nitrate acquisition to improve nitrogen use and seed traits的研究論文，揭示了生長素運輸與大豆硝酸鹽吸收之間的關鍵調控關系，為解析大豆氮利用效率的分子機制提供了全新視角。

該研究研究，高濃度硝酸鹽可誘導大豆葉片 PIN3 蛋白降解，抑制生長素外排，使胞內生長素水平升高，進而促進葉細胞擴張。更為重要的是，生長素積累激活生長素響應因子 ARF10 及光信號轉錄因子 STF3（HY5 同源蛋白），兩者協同直接增強氮素轉運蛋白 NPF2.13 的轉錄，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對大豆產量性狀和種子品質的廣泛農藝影響，我們設計了一系列田間試驗。結果顯示：PIN3a/b 雙缺失突變體表現出“氮高效”表型；經兩年四地（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 介導的生長素運輸、硝酸鹽吸收與光信號三者間的協同機制，拓展了植物氮營養信號調控網絡。該發現不僅為培育高氮利用效率大豆提供了可直接應用的分子靶點，也為通過基因編輯等精準育種手段，在減少氮肥投入的同時實現高產優質奠定了基礎，對推動農業節本增效、減排減污和綠色可持續發展具有重要戰略意義。

福建農林大學生命科學學院已畢業博士生徐慧芳為該文章第一作者，福建農林大學陳栩教授為該文章通訊作者。中國科學院南京土壤所陳志長研究員、河北省農林科學院糧油作物研究所史曉蕾研究員，福建省農科院林國強研究員、張玉梅研究員，中關村旭月非損傷微測技術產業聯盟劉蘊琦工程師參與了合作研究。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金優秀青年基金、農林生物安全全國重點實驗室聯合攻關項目、植物保護一流培優學科群經費，中國自然科學基金和福建省自然科學基金的資助。

論文鏈接：

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