问题——氮磷“协同”难题制约高效生产。 农业生产中，氮、磷是最关键的两类大量元素。氮不足，叶片发黄、产量受限；磷不足，根系发育和能量代谢受阻，固氮等过程也可能“供能不够”。现实田间更常见的是另一种矛盾：施肥结构不合理或土壤养分可利用性差，导致氮磷供给失衡，既影响作物长势，也增加肥料投入和环境压力。此前研究显示，植物并非被动“吃肥”，而是会通过根系分泌物改变根际环境，选择性招募微生物来帮助获取养分。但植物究竟如何把“对磷的感知”转化为对固氮微生物的调度，从而实现氮磷吸收的动态匹配，长期缺乏清晰机制解释。 原因——关键在于把“磷信号”精准传递到根瘤共生调控上。 记者从中国农业科学院获悉，研究团队以苜蓿为对象，发现其存在SPX1/3-PHR2磷平衡调控网络，可根据磷浓度高低调节类黄酮合成，进而控制根瘤共生水平，平衡根瘤菌介导的氮吸收量。类黄酮是豆科植物与根瘤菌建立共生关系的重要“化学语言”，能够在根际传递信号，吸引固氮微生物并促进根瘤形成与固氮过程。研究表明，当磷充足时，SPX1/3与PHR2发生相互作用，解除对类黄酮合成有关基因的抑制，提高类黄酮分泌水平，从而更有效招募根瘤菌等固氮微生物，增强根瘤共生固氮；而在磷缺乏条件下，PHR2对类黄酮合成的抑制增强，植物减少对固氮微生物的招募，降低固氮强度，以避免在磷供应不足时投入过高的共生成本。 影响——为提升肥料利用效率与草牧业稳产增效提供新支点。 业内人士指出，固氮并非“越多越好”。根瘤形成与固氮需要消耗植物提供的碳源与能量，而磷参与能量代谢等关键环节。磷不足时若仍维持高强度固氮，可能导致植物出现“养分与能量账”不平衡，反而影响生长。因此，植物依据磷状态调节根瘤共生水平，本质上是一种对资源投入产出进行权衡的适应策略。此次研究从基因调控网络出发，将“磷感知—类黄酮分泌—微生物招募—固氮调节”串联起来，为理解植物通过根际微生物实现氮磷吸收平衡提供了新的理论框架。对苜蓿等豆科作物而言，该机制有助于解释不同土壤条件下固氮效率差异，也为提升草地与牧草体系的生产稳定性提供科学依据。 对策——从“多施肥”转向“精准调控与生物协同”。 面向农业绿色发展需求，专家认为，一上应继续优化氮磷配方与施用方式，减少“单一要素过量、另一要素短缺”的结构性矛盾；另一方面，应把作物自身的调控潜力纳入养分管理体系，通过品种改良与栽培措施增强作物对根际微生物的有益招募能力。此次研究识别的关键调控节点为育种与管理提供了可操作的靶点：在保证磷供应与利用效率的前提下，提高作物在适宜条件下的固氮能力；在磷受限生态位中，则引导作物降低无效共生成本，提升整体适应性。同时，微生物资源开发也需与作物基因型相匹配，推动“品种—菌剂—土壤管理”一体化，以实现更稳定的减肥增效。 前景——为设计育种与可持续农业提供更多想象空间。 随着全基因组设计育种等技术加速应用，作物营养高效利用的改良路径正在从单一性状突破走向系统性重构。研究团队的发现提示，作物对养分的响应不仅是“吸收通道”的调整，更是对根际生态的主动塑造。未来，围绕SPX1/3-PHR2网络及其下游类黄酮途径，仍需在不同土壤类型、不同供肥制度与多种环境胁迫条件下开展验证，并评估其在田间尺度上对产量、品质、固氮贡献以及环境效应的综合影响。若能将该机制转化为可推广的品种与栽培方案，有望在保障产出与降低化肥依赖之间找到更优平衡点。
这项研究不仅揭示了植物与微生物协同进化的智慧，也为农业绿色发展提供了新思路；通过深入理解植物根际调控机制，未来有望在保证产量的同时减少化肥依赖，实现农业可持续发展。