近日，南京师范大学生命科学学院戴传超教授团队在期刊 《Plant Stress》（IF=6.9）在线发表了题为 “Biostimulant endophyte Phomopsis liquidambaris modulates hormone signaling to improve rice nitrogen use under nitrogen-deficiency stress”。该研究系统阐明了内生真菌Phomopsis liquidambaris B3通过重塑植物激素信号网络，协同调控氮素吸收与利用，从而显著提升水稻在低氮条件下生长的分子机制，为发展绿色低投入农业提供了新的理论依据。
水稻是全球最重要的粮食作物之一，氮素供应直接决定其产量与品质。然而，在实际农业生产中，长期依赖高强度氮肥投入不仅导致资源浪费，还引发水体富营养化、温室气体排放等一系列生态环境问题。如何在减少氮肥施用的前提下维持作物生长与产量，是可持续农业面临的核心科学与技术难题。近年来，内生真菌作为一类重要的生物刺激剂，在提升植物养分利用效率和逆境适应性方面显示出巨大潜力，但其作用机制，尤其是其如何与植物内源激素调控网络协同作用，仍缺乏系统研究。
本研究以水稻为模式作物，以一株广谱共生内生真菌 Phomopsis liquidambaris B3为模式真菌。该研究团队在低氮水培体系中，对水稻进行真菌接种处理，结合生理表型测定、植物激素定量分析、转录组数据分析以及外源激素/信号转导抑制剂功能验证等多种技术手段，系统解析了内生真菌介导的“激素信号—氮素利用”调控机制。
研究结果表明，在低氮胁迫条件下，B3 定殖显著促进水稻地上部分和根系生物量积累，并明显提高植株总氮含量，显示出良好的生物刺激剂效应。进一步分析发现，B3 并非简单通过提高某一单一激素水平发挥作用，而是引发了水稻体内生长素（IAA）、乙烯（ETH）和细胞分裂素（CTK）三大激素信号通路的动态重编程。在侵染早期阶段，乙烯和生长素信号通路迅速被激活，并与硝态氮和铵态氮转运相关基因的表达显著正相关，促进水稻在低氮环境中快速启动氮吸收机制。随着共生关系的建立与植物生长阶段的推进，细胞分裂素信号逐渐占据主导地位，更有利于体内氮素的再分配与稳态维持，体现出激素调控的明显阶段性特征。通过外源激素和信号抑制剂实验，研究进一步揭示了三种激素之间清晰的层级与互作关系：生长素位于乙烯信号的上游，两者协同促进氮素积累；生长素与细胞分裂素在根系中表现出显著拮抗作用，而细胞分裂素则在后期与乙烯协同调控氮利用模式。此外，不同激素信号还决定了水稻对氮源形式的偏好。
值得注意的是，该研究首次从激素信号网络重构而非单一激素含量变化的角度，构建了内生真菌提升作物氮素利用效率的调控模型，突破了以往对内生真菌作用机制的认知局限。相关成果不仅深化了对植物—微生物互作机制的理解，也为开发基于微生物的精准生物刺激剂、推动化肥减量与绿色农业发展提供了重要理论支撑。
该研究工作得到了国家自然科学基金（NO. 32071638）等项目的资助。
