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大旗策略 “聪明作物”的背后，是一位上海科学家的十余年追问｜国家自然科学奖

你或许想不到，看似安静站立的植物，其实正在和土壤里的真菌做着“交易”——它们大方地把自己的“油”喂给真菌，换来急需的磷肥；而豆科植物就更厉害了，根部自带微型“氮肥厂”。

这些自然界的隐秘智慧，也被勤恳耕耘的上海科学家陆续发现。今天（8日），中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究员领衔的“植物—微生物共生的机理”研究，摘得国家自然科学奖二等奖。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究员

故事要从一个“误会”讲起。长久以来，科学界认定植物和丛枝菌根真菌之间是一场“糖换磷”的“生意”：植物送糖给真菌，真菌回馈磷元素。但王二涛团队却意外发现，植物送出的不是糖，而是“油”——脂肪酸。2017年，这项突破发表于《科学》（Science）杂志，直接推翻了领域内奉行了数十年的“糖营养”理论。

更有趣的发现还在等待着科学家！植物也不傻，当土壤里磷元素充足时，它就不肯浪费“油”去养菌了。半个世纪前科学家就观察到了这一现象，称其为菌根共生的“自我调节”，但植物究竟如何监控磷的“临界点”，一直是未解之谜。王二涛团队绘制出精细的调控网络后发现，植物体内负责直接吸收磷的核心模块，也是控制真菌那头的营养交换平衡的核心。也就是说，植物不是两套系统分开干活，而是用一个大脑同时管控自家采购和外部“贸易”，一旦磷够了就立即按下暂停键。这纠正了以往“两条吸收途径相互独立”的设想，也为培育磷利用率更高的作物提供了精准靶点。

如果说菌根真菌的故事像一场贸易谈判，那么豆科植物的本领更像一场细胞身份的逆袭。为什么偏偏是豆科植物能长根瘤，容纳根瘤菌抓空气中的氮？团队找到了一对关键的“命运开关”——SCR和SHR干细胞基因模块。在豆科植物进化中，这两个因子在根部皮层细胞里“胜利会师”，一下子赋予了普通皮层细胞分裂和结瘤的潜力。更惊人的是，当科学家把这个模块植入拟南芥、水稻等非豆科作物的细胞，那些本来安分守己的细胞也蠢蠢欲动，具备了分裂潜能。这让人们第一次清晰地看到：非豆科植物或许距离自主固氮并不遥远，缺的只是关键程序的启动。