上海科学家研究“植物与微生物共生机理”，帮助农作物“减肥增效”

中国青年报客户端上海8月26日电（中青报·中青网记者 魏其濛）今天，2024年度上海市科学技术奖获奖项目揭晓，授奖总数206项（人），其中自然科学奖授奖数比上年度增加了10项。

中青报·中青网记者注意到，获自然科学奖一等奖的有18个项目，其中唯一应用于农业生产的项目是“植物与微生物的共生机理”。日前，记者采访了该项目第一完成人中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员王二涛。

自从2013年学成回国后，王二涛一直在植物菌根共生领域深耕。12年来，他的研究成果多次在《细胞》《科学》《自然》等国际主流学术期刊上呈现。根据王二涛的科研成果，农业领域科学家可以培育高共生效率水稻新品种，研发“减肥增效”菌剂并应用于大豆等农作物生产。

2017年，王二涛在《科学》发文，证明了“脂肪酸是植物传递给丛枝菌根真菌的主要碳源形式”，这一成果推翻了“糖是植物为丛枝菌根真菌提供的主要碳源营养的学界公认”。

以上成果帮助科学家们实现了菌根真菌的体外传代培养，解决了菌根制剂产业中“菌种无法体外培养”的技术瓶颈，为菌根真菌应用于农业生产奠定了坚实的基础。

王二涛团队的另一项重要科研成果，阐明了豆科植物根瘤器官发生与调控的分子基础与演化机制，发现SHR-SCR干细胞程序赋予豆科植物根皮层细胞有丝分裂的能力，从进化的角度回答了“为什么豆科植物能结瘤固氮”这个百年难题。

豆科植物通过与根瘤细菌共生，在植物根表面形成特殊的“根瘤”结构，早已就被人们熟知。但自19世纪末豆科植物共生结瘤的固氮优势被发现以来，“为什么只有豆科植物能结瘤固氮”一直困扰着科学家们，也是能否将仅在豆科植物中高效固氮的根瘤共生扩展到非豆科植物的关键。

该项目发现，在豆科植物进化过程中，豆科植物干细胞关键基因SCR在皮层细胞表达，另一个干细胞关键转录因子SHR在维管束表达后蛋白可以移动到皮层细胞，这样豆科植物的皮层细胞获得了SHR-SCR干细胞分子模块，该模块赋予豆科植物皮层细胞分裂能力，从而使得豆科植物的皮层与非豆科植物不同。

这一发现，为非豆科植物皮层细胞命运的改造奠定了基础，并为今后减少作物对氮肥的依赖，实现农业生产的可持续发展提供了新思路。

王二涛告诉记者，在以上科学发现的基础上，江西农科院的育种学家从水稻菌根因子受体研究成果出发，培育了高共生效率水稻新品种“赣菌稻1号”，实现化肥减量、产量不减：“最新的试验发现，该新品种水稻降低使用25%化肥，甚至降低到50%的时候，水稻的品质和产量能够保持不变。”

王二涛的团队在科研过程中还发现，大豆在低氮特别是在长期不施氮的时候，施加其他有益的微生物，也可以提高产量。这为降低农业化肥使用、降低农业污染奠定了基础。他说：“2024年，我们与其他科研团队合作，在前期小范围试验的基础上，进一步在东北黑土地进行了1万亩大豆田试验，效果非常好。今年我们继续推广，将试验田扩展到56万亩。”

未来，科学家还可以在该项目前期试验的基础上导出更多有益的微生物菌剂等产品，让农民使用。王二涛说：“基础领域的突破，可以被慢慢地开发利用，最终服务于我国的农业可持续发展。”

来源：中国青年报客户端