细胞研究新突破 | 揭示木霉促进作物生长的核心机制，为绿色增产开辟新途径
2026年7月23日，由南京农业大学沈启荣院士领导的研究团队在顶级国际期刊上发表了一项具有里程碑意义的研究 Cell. 该研究系统地揭开了木霉菌如何促进作物生长的这一长期未解之谜。它阐明了一条全新的分子通路，通过该通路 NJAU4742 该研究调控了作物生长发育，并通过自主研发的体内检测技术验证了其具体作用机制。该研究在理论创新和田间增产方面实现了双重突破，为全球绿色种植、提高肥料利用率以及生态友好型农业发展提供了全新的技术范式。
1. 研究背景：弥补微生物农业在作用机制方面的不足
作为农业领域中一种成熟且应用广泛的益生微生物资源，木霉在改善根系、促进幼苗生长、增强抗逆性及预防病害方面发挥着至关重要的作用，并被广泛应用于生物肥料和生态种植领域。 然而，尽管农业界早已证实了其积极的田间效果，却始终未能厘清其核心功能因子及植物调控机制。技术原理的缺失，限制了相关生物产品的精细化升级与大规模推广。
此外，生长素的极性转运对农作物根系发育和产量形成至关重要。AtABCB5转运蛋白的生理功能至今尚未明确，这已成为植物生长调控领域的一个关键研究空白。针对这两个核心的产业挑战，研究团队取得了一项系统性的、全链条的科学突破。
2. 核心创新：构建从分子机制到体内验证的闭环体系
2.1 鉴定由木霉介导的生长促进作用的核心功能因子
通过多维度筛选和基因功能验证，研究团队鉴定出由……分泌的ThSWO肿素蛋白 NJAU4742 作为促进植物生长的核心功能因子。 一系列对照实验证实，ThSWO对木霉发挥其促生长作用至关重要。值得注意的是，仅凭纯化的ThSWO蛋白（无需真菌菌体），即可有效促进作物根系生长和侧根形成，这验证了其独立且关键的促生长价值。
2.2 最新认识：功能性蛋白质在不同界限之间调节植物生长信号
传统学术理论认为，肿胀素仅能物理性地松弛植物细胞壁。本研究通过多种显微观察技术，创新性地证明了ThSWO能够穿透植物细胞壁，精确定位于植物质膜，并参与内源性生长信号的调控。 研究团队进一步确认了AtABCB5是ThSWO的核心靶标，并首次证实AtABCB5作为auxin外流转运蛋白发挥作用，填补了ABC转运蛋白家族研究中的一项重大功能空白。
2.3 核心调控机制：磷酸化调控可激活增产通路
该研究进一步阐明了一种清晰的分层分子调控机制。 通过特异性结合，ThSWO诱导AtABCB5的关键氨基酸位点发生磷酸化修饰，显著提高了植物生长素的运输效率。这进而触发了一系列正向生长反应，包括细胞壁酸化、细胞伸长和根系增生，从而全面揭示了木霉属真菌诱导作物生长促进和增产背后的分子机制。
2.4 国内NMT技术的赋能：实现体内动态机理验证
与只能推断作用机制的传统体外实验不同，本研究采用了中国自主研发的“无创微测技术”（NMT）和imOmics离子-分子组学系统。该技术能够在保持活体植物组织完整性的同时，对作物根表的动态离子和生长素通量进行实时监测。
该团队利用高精度的体内动态数据，精确鉴定出了独特的ThSWO-AtABCB5调控通路，并排除了其他旁路机制的干扰。 与此同时，该研究还明确区分了两种独立的调控途径：植物内源性调控和木霉蛋白介导的调控。这将促生长机制从学术推测提升到了可观察、可验证的坚实证据层面，充分彰显了国内活体检测技术在尖端生命科学研究中的重要作用。
3. 田间应用：可广泛提高各类作物的产量，具有巨大的产业潜力
本研究的最大实践价值在于将顶尖的基础研究与农业生产深度融合。它对粮食作物和经济作物均具有稳定且广谱的增产效果，展现出显著的田间应用前景：
大米: ThSWO过表达系的产量增加了41.3%
玉米: 施用外源性蛋白质使产量提高了7.9%
小麦: 施用外源性蛋白质使产量提高了6.7%
绿叶蔬菜: 施用外源性蛋白质使产量提高了13.5%
萝卜: 施用外源性蛋白质使产量提高了35.2%
该技术无需依赖增加化肥投入，通过激活植物固有的生长潜能，从而提高作物品质和产量。它高度契合低碳、高效利用肥料的现代农业发展需求，为生物肥升级、作物性状改良和生态种植体系优化提供了切实可行且可推广的新技术方案。
4. 产业意义：重塑微生物农业的创新范式
这一顶尖的研究突破打破了微生物通过间接方式调控植物生长的传统框架，建立了一种创新的调控模型，其中真菌功能蛋白直接作用于宿主的生长和运输系统。 该研究成果不仅丰富了植物-微生物相互作用的基础理论体系，还解决了生物促生长技术在机制不明和广泛应用方面存在的产业痛点。它为微生物农业技术的标准化研发、精准应用和产业推广提供了坚实的理论支撑。
5. 企业赋能：深化技术转型，推动绿色农业扎根
尖端农业科研的最终价值在于走出实验室，服务于大规模农业。作为一家致力于现代农业技术引进、转化和推广的专业机构，, 云乔贸易 始终致力于全球前沿的农业创新。我们深度聚焦微生物农业、绿色增产和生态种植等核心领域，致力于构建一条将科研成果与产业及田间应用相衔接的完整产业链。
展望未来，云初贸易将持续关注优质农业生物技术的迭代与升级。依托我们的产业资源和专业服务能力，我们将不断推广高效、绿色、低碳的现代农业技术与产品。 我们致力于推动顶尖科研成果的普及与田间应用，通过专业技术服务助力农业提质增效和产业升级，为乡村振兴和现代农业的可持续发展贡献力量。
