上海科學家研究“植物與微生物共生機理”，幫助農作物“減肥增效”

中國青年報客戶端上海8月26日電（中青報·中青網記者 魏其濛）今天，2024年度上海市科學技術獎獲獎項目揭曉，授獎總數206項（人），其中自然科學獎授獎數比上年度增加了10項。

中青報·中青網記者注意到，獲自然科學獎一等獎的有18個項目，其中唯一應用於農業生產的項目是“植物與微生物的共生機理”。日前，記者採訪了該項目第一完成人中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員王二濤。

自從2013年學成回國後，王二濤一直在植物菌根共生領域深耕。12年來，他的研究成果多次在《細胞》《科學》《自然》等國際主流學術期刊上呈現。根據王二濤的科研成果，農業領域科學家可以培育高共生效率水稻新品種，研發“減肥增效”菌劑並應用於大豆等農作物生產。

2017年，王二濤在《科學》發文，證明了“脂肪酸是植物傳遞給叢枝菌根真菌的主要碳源形式”，這一成果推翻了“糖是植物爲叢枝菌根真菌提供的主要碳源營養的學界公認”。

以上成果幫助科學家們實現了菌根真菌的體外傳代培養，解決了菌根製劑產業中“菌種無法體外培養”的技術瓶頸，爲菌根真菌應用於農業生產奠定了堅實的基礎。

王二濤團隊的另一項重要科研成果，闡明瞭豆科植物根瘤器官發生與調控的分子基礎與演化機制，發現SHR-SCR幹細胞程序賦予豆科植物根皮層細胞有絲分裂的能力，從進化的角度回答了“爲什麼豆科植物能結瘤固氮”這個百年難題。

豆科植物通過與根瘤細菌共生，在植物根表面形成特殊的“根瘤”結構，早已就被人們熟知。但自19世紀末豆科植物共生結瘤的固氮優勢被發現以來，“爲什麼只有豆科植物能結瘤固氮”一直困擾着科學家們，也是能否將僅在豆科植物中高效固氮的根瘤共生擴展到非豆科植物的關鍵。

該項目發現，在豆科植物進化過程中，豆科植物幹細胞關鍵基因SCR在皮層細胞表達，另一個幹細胞關鍵轉錄因子SHR在維管束表達後蛋白可以移動到皮層細胞，這樣豆科植物的皮層細胞獲得了SHR-SCR幹細胞分子模塊，該模塊賦予豆科植物皮層細胞分裂能力，從而使得豆科植物的皮層與非豆科植物不同。

這一發現，爲非豆科植物皮層細胞命運的改造奠定了基礎，併爲今後減少作物對氮肥的依賴，實現農業生產的可持續發展提供了新思路。

王二濤告訴記者，在以上科學發現的基礎上，江西農科院的育種學家從水稻菌根因子受體研究成果出發，培育了高共生效率水稻新品種“贛菌稻1號”，實現化肥減量、產量不減：“最新的試驗發現，該新品種水稻降低使用25%化肥，甚至降低到50%的時候，水稻的品質和產量能夠保持不變。”

王二濤的團隊在科研過程中還發現，大豆在低氮特別是在長期不施氮的時候，施加其他有益的微生物，也可以提高產量。這爲降低農業化肥使用、降低農業污染奠定了基礎。他說：“2024年，我們與其他科研團隊合作，在前期小範圍試驗的基礎上，進一步在東北黑土地進行了1萬畝大豆田試驗，效果非常好。今年我們繼續推廣，將試驗田擴展到56萬畝。”

未來，科學家還可以在該項目前期試驗的基礎上導出更多有益的微生物菌劑等產品，讓農民使用。王二濤說：“基礎領域的突破，可以被慢慢地開發利用，最終服務於我國的農業可持續發展。”

來源：中國青年報客戶端