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肖军研究组合作揭示氮肥驱动小麦旱后恢复的分子机制中国科学院遗传与发育生物学研究所

来源：花匠小妙招时间：2025-09-17 09:58

干旱是制约作物产量的首要环境胁迫因素，传统研究多聚焦于作物的抗旱性，但对干旱胁迫后恢复过程关注不足。在全球气候变化加剧干旱频发的背景下，作物在干旱缓解后的恢复能力对保障粮食安全至关重要。氮肥作为优化植物生长和抗逆性的核心营养元素，其在恢复阶段的作用机制尚未明晰。

2025年9月5日，中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军研究组与山东大学生命科学学院白明义教授团队合作，在国际知名学术期刊Nature Plants上发表题为Nitrogen Enhances Post-Drought Recovery in Wheat by Modulating TaSnRK2.10-Mediated Regulation of TaNLP7的研究论文，首次揭示了硝酸盐（氮肥）驱动小麦干旱缓解后恢复的分子机制。

干旱触发脱落酸（ABA）大量积累，启动气孔关闭等“生存模式”；但高浓度的ABA抑制生长基因表达，阻碍了作物在复水后向“生长模式”切换，暗示ABA信号的适时“关闭”对恢复生长至关重要。研究发现，硝酸盐在干旱后复水时发挥关键作用，它通过抑制ABA信号核心激酶TaSnRK2.10-4A的活性，解除其对硝酸盐信号转录因子TaNLP7-3A的磷酸化抑制，从而激活下游生长基因表达。该发现破解了植物“抗逆与生长”的拮抗难题，通过旱后复水时精准补充硝酸盐，可协同提升作物抗逆性与生长效率，降低农业生产成本。研究进一步在自然群体中鉴定到TaSnRK2.10-4A基因启动子区的关键自然变异：携带单倍型Hap-I的品种对氮响应敏感，旱后加氮复水恢复能力更强，适配灌溉条件良好区域；Hap-II品种则因ABA诱导表达水平高而抗旱性突出，适合干旱频发地区，该变异为区域化精准育种提供了分子标记。

该研究系统阐明了氮素驱动小麦干旱后恢复的分子机制，这一发现不仅深化了对植物环境适应智慧的理解，更为设计“抗逆-高效”协同提升的作物新品种提供了关键靶点，有望在保障干旱胁迫下粮食稳产的同时，推动资源节约型农业的发展。该研究由山东大学白明义教授和樊敏副教授和中国科学院遗传发育所肖军研究员共同通讯指导，山东大学牟俊仪博士为第一作者，肖军研究组助理研究员王冬至（现崖州湾国家实验室青年科学家）参与完成。该研究获得国家自然科学基金和山东省农业良种工程等项目资助。