在农业生产中，氮肥是保障作物生长发育的关键大量营养元素，其施用对提升作物产量具有重要意义。然而，全球作物平均施氮量已从 20 世纪 60 年代的约 44.6 公斤 / 公顷增至 21 世纪 10 年代的 100.9 公斤 / 公顷，氮肥利用效率却仅约 50%。未被吸收的氮肥通过氨挥发、反硝化作用及硝酸盐淋溶等途径流失，不仅制约作物产量提升，更引发严峻的环境问题，培育高氮利用效率作物已成为农业领域亟待解决的关键挑战。

大豆作为重要的经济作物，其 60%-70% 的氮需求依赖共生固氮，而对其氮利用效率的核心调控机制尚未完全明确。近期一项研究取得突破性进展，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关系，为解析大豆氮利用效率的分子机制提供了全新视角。

2025年11月18日，88038威尼斯海峡联合研究院代谢组学研究中心陈栩教授团队在国际著名学术期刊《先进科学》Advanced Science在线发表了题为Soybean auxin transporter PIN3 regulates nitrate acquisition to improve nitrogen use and seed traits（大豆生长素转运蛋白PIN3调节硝酸盐吸收以提高氮利用率和种子性状）的研究论文，报道了该团队在大豆氮利用效率的分子机制中取得的新进展。

      研究揭示，高浓度硝酸盐可诱导大豆叶片 PIN3 蛋白降解，抑制生长素外排，使胞内生长素水平升高，进而促进叶细胞扩张。更为重要的是，生长素积累激活生长素响应因子 ARF10 及光信号转录因子 STF3（HY5 同源蛋白），两者协同直接增强氮素转运蛋白 NPF2.13 的转录，从而显著提升大豆对硝酸盐的吸收与光合代谢效率。

为了评估氮素积累和光合作用的增强对大豆产量性状和种子品质的广泛农艺影响，我们设计了一系列田间试验。结果显示：PIN3a/b 双缺失突变体表现出“氮高效”表型；经两年四地（海南、福州、莆田、三明）田间试验均证实，该突变体在不减产的前提下，将籽粒含油量提高 2–3 个百分点。

本研究首次阐明 PIN3 介导的生长素运输、硝酸盐吸收与光信号三者间的协同机制，拓展了植物氮营养信号调控网络。该发现不仅为培育高氮利用效率大豆提供了可直接应用的分子靶点，也为通过基因编辑等精准育种手段，在减少氮肥投入的同时实现高产优质奠定了基础，对推动农业节本增效、减排减污和绿色可持续发展具有重要战略意义。

88038威尼斯生命科学学院已毕业博士生徐慧芳为该文章第一作者，88038威尼斯陈栩教授为该文章通讯作者。中国科学院南京土壤所陈志长研究员、河北省农林科学院粮油作物研究所史晓蕾研究员，福建省农科院林国强研究员、张玉梅研究员，中关村旭月非损伤微测技术产业联盟刘蕴琦工程师参与了合作研究。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFA0912100）、国家自然科学基金优秀青年基金（32222009）、农林生物安全全国重点实验室联合攻关项目（SKLJRP2505）、植物保护一流培优学科群经费（133-725025010B），国家自然科学基金（32300277）和福建省自然科学基金（2022J01161和2023J01482）的资助。

通讯作者简介：

陈栩，88038威尼斯海峡联合研究院教授，博士生导师，未来技术学院副院长。2016年以国家高层次人才入选者入职88038威尼斯并入选“闽江学者”特聘教授，2017年入选福建省“百人计划”、2018年入选福建省青年拔尖人才（领军人才后备）、2022年获得国家自然科学基金“优秀青年科学基金”项目、2023年获得福建省青年科技奖。

陈栩博士带领“大豆固氮高效改良及分子育种”团队，以我国重要经济作物大豆作为研究对象，探索植物激素和环境因子协同调节大豆根瘤固氮活性的机制，通过精准控制生长素途径促进大豆根瘤生长并提升固氮活力，有效改良土壤肥力，实现增产增效。近年以通讯作者或第一作者在Nature、Developmental Cell、Plant Cell、PNAS、Advance Science等国际高水平论文二十余篇，先后主持科技部重点研发计划课题、国家自然科学基金优秀青年基金项目、国家自然科学基金区域联合基金重点项目、霍英东青年教师基金等多项国家级科研项目。