我国科学家揭秘植物“生存智慧”

科技日报记者 叶青 通讯员 安沛

当植物面对干旱、缺“营养”的恶劣环境时，它们如何自救？12日，记者从华南农业大学获悉，该校储成才教授、胡斌教授科研团队发现，植物中的NRT1.1B蛋白就像一个“智能开关”，能同时感知土壤中的氮营养状态和逆境信号，根据环境变化指挥植物做出最优选择。相关研究成果11日在线发表在学术期刊《细胞》。

脱落酸作为重要的植物激素，堪称植物界的“逆境警报器”。一直以来，科学家们认为脱落酸主要是在植物细胞内被感知的，就像在细胞里装了“警报器”。

“植物根系里有一类NRT的蛋白家族，专门负责‘探测’吸收土壤中的氮元素，其中NRT1.1B是水稻中的‘营养探测器’，能够直接感知土壤中的氮元素并触发应答反应。”储成才介绍。

循着此线索，研究团队进一步发现，NRT1.1B可以作为植物逆境激素脱落酸的受体，感知与整合氮元素与脱落酸之间的信号。在低氮环境下，水稻对生理浓度脱落酸的转录响应十分剧烈；而在高氮环境下，这种转录响应则受到显著抑制。“低氮条件下可触发更为活跃的脱落酸响应，这也暗示植物体内存在能够整合氮营养状态和脱落酸信号的分子机制，植物能根据氮营养的状态，调整对逆境的‘敏感度’。”储成才说。

研究团队还发现，脱落酸可促进NRT1.1B与抑制蛋白在细胞膜上发生互作，激活核内的脱落酸转录响应，从而揭示了从细胞膜感知到细胞核转录应答的完整脱落酸信号通路。此外，NRT1.1B与脱落酸结合能力很强，比它结合氮元素能力高出1000倍。因此，当环境中氮元素不足时，NRT1.1B会倾向于结合脱落酸信号，进而开启抗逆境程序。NRT1.1B这一智能开关可以赋予植物在不同氮营养状态下产生灵活的脱落酸应答，展示出植物整合复杂环境信号的精妙调控策略。

该研究不仅证实了脱落酸膜受体的存在，突破了脱落酸信号感知主要依赖胞内受体的传统认知，更揭示了植物平衡养分利用与抗逆的分子机制，为培育氮高效且抗逆的未来作物提供了理论支撑。

胡斌表示，我们将有可能培育出既耐干旱、又能高效利用氮元素的作物新品种——它们不需要太多化肥，也能在逆境中高产，有望持续推动“减肥节水”绿色农业的发展。

中国科学院院士韩斌评价认为，该发现不仅为理解植物响应复杂环境信号提供了全新视野，为植物环境适应性研究带来重要的发展机遇与知识体系变革，也为精准操控作物养分高效与逆境抗性平衡奠定了理论基础。