我国科学家揭开木霉菌协同植物生长素转运秘密

新华社南京7月23日电（记者陈圣炜、牟书瑶）从南京农业大学传来一个令人振奋的消息。该校沈其荣院士团队历经多年研究，首次揭开了有益真菌木霉如何利用植物自身的生长素运输系统来促进生长发育的分子机制。这项成果意义不小，为微生物肥料提质增效、作物绿色增产开辟出了全新的应用路径。相关论文已于23日在线发表于国际顶级学术期刊《细胞》。

木霉，是农业生产中应用广泛的有益真菌，它能够促进根系发育、改善植物营养，还能增强作物对逆境的抵抗能力。但具体是怎么实现的，这个“秘密”长期未被完全破解。团队以哈茨木霉为研究对象，发现其分泌的一种膨胀蛋白ThSWO，能够穿过植物细胞壁，精准抵达质膜区域，并像一个“锚”一样，锁定一个之前功能不明的生长素转运蛋白——AtABCB5。这等于说，真菌为植物的生长按下了“加速键”。

课题组通过异源细胞、植物原生质体转运等一系列实验证实，AtABCB5是ThSWO发挥促生作用的关键宿主靶标。两者结合后，能介导IAA（吲哚乙酸）的外排，进而诱导一系列生长素相关的细胞反应，最终带来根系发育的变化。这好比真菌派出了一个“信使”，精确地打开了植物体内一个沉睡的“开关”。

更值得关注的是这项成果的农业应用潜力。团队在水稻转基因材料和多种作物蛋白施用试验中进行了验证，结果相当亮眼：水稻异源表达ThSWO株系的籽粒产量提升了41.3%；使用ThSWO蛋白进行灌根或喷施处理后，玉米、小麦、青菜、萝卜的产量分别提升了7.9%、6.7%、13.5%和35.2%。从数据来看，增产效果非常显著。

这项研究首次提出了“有益真菌效应蛋白—植物ABC生长素转运蛋白”互作调控模型，填补了植物与有益真菌跨界信号传导领域的机制盲区。过去的研究大多聚焦于微生物代谢产生的小分子，而这项工作跳出传统思路，把研究重心放在了真菌分泌蛋白与宿主膜转运机器的直接相互作用上，这无疑拓展了根际菌植互作的研究维度。同时，该研究还揭示了ThSWO与潜在宿主转运蛋白靶点的互作焦点，为未来开发微生物蛋白制剂、改良作物根系性状，提供了全新的候选分子通路和分子资源。

业内专家评价，这项成果不仅夯实了生物有机肥、微生物菌剂开发的分子理论基础，也为作物根系改良、高产育种提供了全新的基因靶点。可以预见，它将有力推动我国农业绿色可持续发展，并为保障粮食安全提供新的技术支撑。