福建农林大学“优青”团队在顶级期刊（IF=15.6）发表研究成果，“一石三鸟”，大豆氮效、产量与含油量调控新机制

在农业生产中，氮肥作为保障作物正常生长发育的关键大量营养元素，对提升作物产量具有不可替代的作用。然而，随着全球作物平均施氮量从20世纪60年代的约44.6公斤/公顷大幅攀升至21世纪10年代的100.9公斤/公顷，氮肥的实际利用效率却始终徘徊在50%左右。大量未被作物吸收的氮素通过氨挥发、反硝化作用以及硝酸盐淋溶等途径流失到环境中，不仅限制了作物产量的进一步提升，还引发了诸如水体富营养化、温室气体排放等一系列严峻的生态问题。在此背景下，如何培育出高氮利用效率的作物品种，已成为当前农业可持续发展亟待突破的核心课题。

大豆作为全球重要的经济与蛋白作物，其60%–70%的氮需求依赖于根瘤共生固氮，但关于其整体氮利用效率的分子调控机制仍缺乏系统认知。近期，福建农林大学海峡联合研究院代谢组学研究中心陈栩教授团队取得了一项突破性进展，首次揭示了生长素运输与大豆硝酸盐吸收之间的关键调控联系，为深入理解大豆高效利用氮素的内在机理开辟了全新路径。2025年11月18日，该研究成果以题为《Soybean auxin transporter PIN3 regulates nitrate acquisition to improve nitrogen use and seed traits》的论文在线发表于国际知名学术期刊《Advanced Science》。

研究发现，在高浓度硝酸盐条件下，大豆叶片中的PIN3蛋白会被诱导降解，从而抑制生长素的外排，导致细胞内生长素水平上升，并进一步促进叶肉细胞的扩张。尤为关键的是，这种生长素的积累能够激活生长素响应因子ARF10与光信号转录因子STF3（HY5同源蛋白），二者协同作用直接增强氮素转运蛋白NPF2.13的转录活性，显著提升大豆对硝酸盐的吸收能力及其光合代谢效率。为了全面评估这一机制对实际农业生产的影响，研究团队在海南、福州、莆田和三明四地开展了为期两年的田间试验。结果表明，PIN3a/b双缺失突变体展现出典型的“氮高效”表型——在不牺牲产量的前提下，籽粒含油量稳定提高了2–3个百分点，显示出良好的应用前景。

这项工作首次系统阐明了PIN3介导的生长素运输、硝酸盐吸收与光信号通路三者之间的协同调控网络，不仅丰富了植物氮营养感知与响应的理论体系，更为高氮效大豆品种的分子设计育种提供了可直接操作的靶点。借助基因编辑等现代精准育种技术，未来有望在显著减少氮肥投入的同时，实现大豆的高产与优质协同改良。这一成果对推动农业节本增效、减少环境污染、实现绿色可持续发展具有深远的战略意义。

该论文第一作者为福建农林大学生命科学学院已毕业博士生徐慧芳，通讯作者为陈栩教授。研究还得到了中国科学院南京土壤研究所陈志长研究员、河北省农林科学院粮油作物研究所史晓蕾研究员、福建省农业科学院林国强与张玉梅研究员，以及中关村旭月非损伤微测技术产业联盟刘蕴琦工程师等多方合作支持。