数据来源：科学研究院

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农学院

李姗教授团队与合作者揭示根冠协同助力减氮适应新机制

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2月26日，南京农业大学李姗教授团队联合中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东院士和英国牛津大学吉喆博士，在《Science》发表题为“OsWRI1a coordinates systemic growth responses to nitrogen availability in rice”的研究论文，首次系统解析了水稻在低氮环境下实现根-冠协同发育的分子机制，并鉴定出可同步提升氮肥利用效率与产量的OsWRI1a优异单倍型，为“减肥增效”型水稻育种提供了重要的理论创新与基因资源。

在氮素匮乏条件下，植物普遍采取“增根抑冠”策略，将更多生物量优先分配至根系以获取土壤氮资源。然而，这种以牺牲地上部生产力为代价的适应模式，往往限制光合产物积累与籽粒灌浆，制约作物产量潜力。在全球粮食需求增长与氮肥减施压力的双重背景下，如何在不牺牲地上部生产力的前提下精准调控根系可塑性，已成为作物可持续遗传改良的核心挑战。

研究团队筛选到一个根-冠生物量比对氮响应不敏感的突变体，从中鉴定到了协调水稻根系与地上部响应外界氮供应、维持根-冠比稳态、促进水稻生长发育的关键因子OsWRI1a（WRINKLED1a）。该基因在低氮条件下无需改变常规的碳分配模式即可促进水稻根系的生长。此前李姗团队的研究指出，F-box蛋白RNR10可通过单泛素化修饰生长素合成抑制因子DNR1，抑制其降解，从而负调控根系氮响应（Zhang et al., Plant Cell, 2021; Huang et al., Nature Plants, 2023）。该研究进一步发现，OsWRI1a也能与RNR10互作，其K139、K156和K225位点被RNR10介导多泛素化修饰，进而被降解。OsWRI1a在根系中具有双重调控功能：一方面，它通过与DNR1竞争性结合RNR10，破坏DNR1稳定性，从而提升生长素水平，促进生长素介导的根系发育；另一方面，OsWRI1a可作为转录因子直接激活氮代谢相关基因表达，促进氮代谢过程。另外，研究还显示不同E2泛素结合酶组分及底物-SKP复合物空间构象变化可实现RNR10在单泛素化修饰DNR1与多泛素化修饰OsWRI1a之间的切换。在地上部，OsWRI1a通过激活NGR5表达促进分蘖发生。值得注意的是，OsWRI1a在分蘖芽中与RNR10呈现微弱互作，既避免OsWRI1a自身被RNR10介导的多泛素化降解，又不干扰RNR10与DNR1之间的相互作用。这一现象揭示了OsWRI1a调控机制具有明显的组织特异性。最终，将优异等位基因OsWRI1aHap.I导入粳稻品种“武运粳7号”，可在低氮条件下稳定根冠比，显著提高氮肥利用效率与产量，展现了突出的育种应用潜力。

综上，该研究从理论层面颠覆了“低氮必抑冠层”的传统观点，构建了以“根-冠协同”与“碳分配稳态”为核心的植物环境适应新机制。这一成果不仅为协调作物氮肥减施与稳产目标提供了创新性的理论依据，还为作物氮高效育种提供了基因资源和中间材料，助力农业向绿色、高效方向转型。

南京农业大学为第一单位。南京农业大学博士研究生沈成波，牛津大学吉喆博士和南京农业大学钟山青年研究员焦武博士为论文共同第一作者。牛津大学吉喆博士、中科院遗传与发育生物学研究所傅向东院士和南京农业大学李姗教授为论文通讯作者。谢彦杰教授、熊国胜教授、徐国华教授和华南农业大学王少奎教授参与了本研究。感谢中科院遗传与发育生物学研究所王冰研究员提供的UBC基因扩增模板。研究得到了国家重点研发计划、江苏省双创计划、国家自然科学基金、博士后创新人才支持计划、江苏省优秀博士后人才资助计划等项目的资助。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeb8384

资源与环境科学学院

张瑞福教授团队揭示土传枯萎病下根际微生物组的“普遍响应模式”

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近日，国际权威期刊《Nature Communications》发表了南京农业大学资源与环境科学学院沈其荣院士团队张瑞福教授课题组的研究成果《General variation in the Fusarium wilt rhizosphere microbiome》。该研究通过多组学数据整合与实验验证，系统揭示了致病镰刀菌入侵下根际微生物组稳定的变化特征，阐明了益生黄杆菌通过根系分泌物生育酚介导的富集机制，为土传病害的生态防控提供了理论依据与策略。

土传枯萎病是由镰刀菌引起的全球性作物病害，严重制约农业可持续发展。根际微生物组作为土壤健康的关键调控者，在抵御病菌入侵中发挥重要作用。然而，不同土壤与作物体系中，病菌侵染是否引起根际微生物组的普遍性变化，以及这种变化背后的调控机制尚不清楚。

该领域以往研究多集中于单一作物或局部土壤环境，缺乏跨系统的整合分析，限制了普适性规律的发现。本研究通过Meta分析整合了来自多个独立研究的根际微生物组数据，并结合代谢组、宏基因组、转录组等，系统揭示了镰刀菌侵染下根际微生物组的功能与结构变化规律。此外，研究团队创新性地提出了“操作性分析单元”概念，将来自不同地点、不同寄主植物的根际样本，在尽可能相同的条件下进行分组比较，以剥离环境噪音，捕捉真实的病害信号。研究发现镰刀菌侵染可稳定地改变根际细菌群落结构。其中，黄杆菌属在发病植株根际显著富集，并可抑制病原菌生长。进一步研究通过代谢组鉴定到发病植株根系分泌物中的生育酚显著富集，该物质能促进根际黄杆菌生长。黄杆菌与生育酚联合使用可显著降低番茄枯萎病的发病指数，并有效提升根际黄杆菌丰度。研究成果为开发基于“有益菌-根系分泌物”协同的土传病害生态调控策略奠定了重要理论基础。

该研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目的资助。南京农业大学资源与环境科学学院博士研究生苏律（现任中国农业科学院生物技术研究所副研究员）与博士后冯海超（现任河南大学农学院研究员）为共同第一作者，学校张瑞福教授与中国农业科学院生物技术研究所燕永亮研究员为共同通讯作者，中国工程院院士沈其荣对本研究提供了重要指导。

全文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-67760-y#Ack1

资源与环境科学学院

胡锋教授团队揭示假单胞菌门桥接跨营养级互作维持植物根际健康

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近日，南京农业大学资源与环境科学学院胡锋教授团队发现，假单胞菌门作为关键“桥梁”类群，能够连接微生物群落与更高营养级消费者，通过跨营养级互作抑制病原菌并促进植物健康。相关研究成果以“Pseudomonadota bridge cross-trophic interactions to suppress plant pathogens”为题，发表在微生物生态学领域权威期刊《The ISME Journal》。

性状介导的跨营养级互作在宏观生态系统中驱动营养级联效应，但其在以微生物为主导的土壤生态系统中的作用仍缺乏系统认识。本研究结合区域尺度调查与受控实验，利用由122株细菌构成的合成菌群和食细菌线虫，系统检验了动物捕食是否能够重塑根际微生物群落，从而抑制土传病害。

研究发现：

1) 线虫与假单胞菌门关联更强的样地，其细菌性青枯病发病率更低；

2) 线虫捕食选择性地在根际富集假单胞菌门，同时降低青枯菌密度和植株发病率；

3) 偏好放牧驱动了这一富集过程：假单胞菌门在线虫肠道细菌序列中占比超过95%，且该偏好类群具有中等拮抗能力、较小细胞体积和较高代谢活性。

该研究结果识别假单胞菌门是跨营养级互作中的关键“桥梁”类群，表明与性状相关的捕食响应可以促进病原体抑制，并提出了一种将微生物性状与跨营养级互作相结合的生物防控框架。

本研究得到国家自然科学基金青年项目 (B类)、江苏省自然科学基金优秀青年基金和中国博士后科学基金等项目的资助。我院博士生揣蕙宇和博士后李根为共同第一作者，刘婷教授为通讯作者。南京农业大学李辉信教授和韦中教授，加拿大麦吉尔大学Joann Whalen教授，以及澳大利亚西悉尼大学Uffe N. Nielsen教授系统指导了该研究。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/ismejo/wrag011

资源与环境科学学院

沈其荣院士团队与徐国华教授团队合作揭示有机养分高效利用的协同机制

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近日，南京农业大学沈其荣院士团队张瑞福教授课题组与徐国华教授团队合作，在国际权威期刊《Nature Plants》上发表了题为“Amino acid transporter-mediated assembly of rhizosphere microbiota enhances soil organic nitrogen acquisition in rice”的研究成果。该研究整合植物遗传学、微生物组学与土壤有机培肥研究，揭示了水稻通过氨基酸转运蛋白的遗传变异、进而控制根际与有机养分分解和吸收相关的微生物组装配、从而达到在肥沃或有机培肥土壤中高效利用氮素养分的适应性进化策略，为提高有机养分利用效率和有机肥效提供了理论基础和微生物菌群产品。

土壤中90%以上的氮素以有机氮形式存在，而其生物有效性依赖于土壤微生物的分解作用。研究团队前期发现水稻氨基酸转运蛋白OsLHT1基因的遗传变异使粳稻的氨基酸吸收能力显著高于籼稻。在该项研究中，通过全国水稻主栽区不同品种与土壤肥力的调查，发现OsLHT1a单倍型（主要为粳稻）的氨基酸高效吸收性状与其主要有机质高的种植环境及根际富集的功能微生物特征相关。利用从粳稻根际筛选的富集菌株，构建了具有协同提高水稻氨基酸吸收效率的合成菌群SynM。该菌群提高水稻根系吸收氨基酸（15N标记的天冬氨酸）达1.4倍。利用oslht1突变体及回交材料，明确SynM的根际组装过程主要受OsLHT1基因控制，并且该组装过程可以通过“遗留效应”促进后茬水稻对有机氮的利用。田间条件下，SynM与有机肥配施，可显著提高有机肥的当季肥效，水稻增产12.4%。该研究揭示了“宿主基因调控-根际菌群耦合-培肥措施强化”的协同机理，为培育有机养分高效作物新品种提供了微生物协同育种新途径和新靶标。

南京农业大学资源与环境科学学院博士研究生马爱媛、荀卫兵教授和张抒南副教授为论文第一作者，张瑞福教授和徐国华教授为论文的共同通讯作者，沈其荣院士为该研究提供了重要指导。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及教育部基础学科与交叉学科突破计划的资助。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41477-025-02217-0

生命科学学院

陈铭佳教授团队发表植物mRNA乙酰化修饰的生物学功能与研究展望综述

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近日，南京农业大学生命科学学院陈铭佳教授团队在《Plant Communications》发表了题为“Emerging roles of mRNA acetylation in plants”的综述文章，系统回顾了mRNA N4-乙酰胞嘧啶（ac4C）修饰在植物研究中的发现历程，深入探讨了其在调控植物生长发育及逆境响应中的生物学功能，总结了当前mRNA乙酰化修饰的高通量检测技术，并对该领域的未来研究方向及育种应用前景进行了讨论和展望。

ac4C是一种在进化上高度保守的RNA化学修饰，该修饰最早在细菌tRNA和真核生物rRNA中被鉴定。继2018年科学界首次在哺乳动物mRNA上发现该修饰后，2023年国内两个科研团队的研究进一步证实了植物mRNA 中同样存在ac4C修饰，并揭示了其在调控植物生长发育进程中的关键作用。近年来，mRNA ac4C修饰在植物发育和逆境胁迫等多个生物过程中的生物学功能被逐步解析出来，这不仅仅拓展了植物RNA表观遗传学研究范畴，同时也为我们理解植物生长发育和逆境适应性调控机制提供了新的见解。

该文章首先梳理了植物mRNA ac4C修饰的基本分子特征与酶学基础（图1A）。现有研究表明，ac4C作为RNA唯一已知的乙酰化修饰，被证实广泛存在于双子叶植物（如拟南芥、大豆）和单子叶植物（如水稻、玉米）中。多数转录本含1-2个ac4C修饰位点，主要位于编码区（CDS）且略倾向于3'或5'非翻译区域（UTR），富集基序多存在于胞嘧啶密集的转录区域（C-enriched region）。在植物体内N-乙酰转移酶（N-ACETYLTRANSFERASE FOR CYTIDINE IN RNA；ACYR），被证明为催化ac4C修饰的“Writer”蛋白，其与哺乳动物NAT10蛋白高度同源。遗传学研究显示，ACYR功能完全缺失会导致植物胚胎致死，而部分功能丧失则引发严重的生长发育缺陷，如叶片发育异常、光合效率下降、水稻穗数减少和产量降低等。该结果表明ACYR介导的ac4C修饰参与调控多种植物基本生命活动过程。

在生物学功能方面，文章深入阐述了ac4C通过调控mRNA稳定性、翻译效率及可变剪接等在植物发育与逆境适应中发挥的关键作用（图1A）。叶片发育进程中，ac4C修饰通过提升TGH转录本的稳定性，保障miRNA的稳态，从而促进叶片形态建成；果实发育过程中，ac4C修饰呈现动态变化特征，参与调控乙烯合成及信号转导基因的表达，影响番茄果实成熟与品质。ac4C修饰还被证实是植物应对环境变化的核心调节枢纽：在光合作用过程中，该修饰特异性富集于光合相关转录本，通过提升捕光复合物（AtLHCs）及OsLIR1等转录本的翻译效率或稳定性来维持高光合效能；在感温开花调控中，低温诱导的特异性ac4C修饰通过阻碍剪接因子SF1的结合，改变开花抑制因子FLM的可变剪接模式，决定低温环境下拟南芥的开花时间；在植物免疫反应中，病原菌侵染可诱导宿主植物mRNA乙酰化丰度显著上升，通过特异性提升茉莉酸信号通路关键转录本（如OsERF77和OsAOC）的翻译效率来增强植物的抗病能力。

图1. Overview of mRNA ac4C modifications in plants

同时，文章还对植物研究中常用的mRNA乙酰化检测技术的原理、优势与局限性进行了系统评估（图1B）。目前检测手段主要包括基于抗体富集的acRIP-seq技术和基于化学反应原理的RedaC:T-seq技术。前者虽然灵敏度较高且应用广泛，但其较低的分辨率限制了研究人员对具体乙酰化修饰位点的精准定位；后者虽实现了单碱基分辨率，但受限于样本需求量大及检测灵敏度偏低的缺陷，目前还难以得到广泛的应用。作者重点展望了第三代纳米孔直接RNA测序（DRS）应用于mRNA乙酰化修饰检测的潜力，该技术已能成功检测出mRNA上m6A、m5C、Ψ等多种化学修饰，具备单次测序同步检测多种修饰类型且均能够达到单碱基精度的优势。但是在DRS修饰信息解析中，由于ac4C修饰信号微弱且缺乏保守的一致性基序，现有深度学习模型（如TandemMod、DirectRM）在植物生物样本中的适用性有限。因此，整合深度学习算法，开发植物特异性信号识别模型，是未来mRNA乙酰化检测实现高保真、高通量的关键突破口。

文章最后对mRNA乙酰化修饰在植物中的未来研究方向进行了前瞻性展望。在基础研究层面，当前mRNA乙酰化调控网络模型尚不完整，亟需筛选鉴定出特异性识别ac4C修饰的“Reader”及负责去除修饰的“Eraser”蛋白，解析游离态乙酰化胞嘧啶核苷的代谢清除机制。在应用研究层面，作者提出了基于表观遗传修饰编辑的作物分子育种新策略，随着单碱基分辨率图谱的完善，利用CRISPR/dCas13系统融合乙酰化转移酶ACYR构建定点修饰编辑工具，有望在不改变基因组序列的前提下，精准调控光合效率或提升植物自身免疫等关键农艺性状，实现作物产量与抗逆性的协同提升，为现代作物育种提供全新的技术路径。

南京农业大学生命科学学院博士研究生赵洁，朱昌华副教授和宋晓云讲师为本文共同第一作者，陈铭佳教授为该论文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金以及南京农业大学“滨江基石”计划的资助。

原文链接：

https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(26)00050-7

园艺学院

滕年军教授团队在百合耐热研究中取得新进展

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近日，南京农业大学园艺学院百合科研团队滕年军、吴泽课题组在《Plant Biotechnology Journal》杂志上在线发表了论文“Lily Transcription Factors LlPLATZ1 and LlMYB4 Orchestrate the Homeostasis of Heat Stress Responses via Antagonistic Regulation ofLlHSF24”。

本研究鉴定出百合中一个热诱导的PLATZ转录因子家族成员——LlPLATZ1。LlPLATZ1受高温快速诱导，其蛋白定位于细胞核，并具有转录抑制活性。LlPLATZ1可与B类热胁迫转录因子基因LlHSF24的启动子结合，从而抑制其表达。在百合中稳定过表达LlPLATZ1可增强其耐热性，但抑制其生长；而沉默LlPLATZ1会导致LlPLATZ1会导致百合耐热性降低。进一步分析表明，LlHSF24直接抑制热保护基因LlHSP22.0和LlHSP70的表达，从而削弱耐热性。此外，LlPLATZ1与LlMYB4互作，后者是一个长期高温诱导的MYB转录因子，其通过与LlHSF24启动子结合激活其表达。LlMYB4通过与LlPLATZ1互作拮抗其DNA结合能力，从而限制热胁迫响应，负调控百合耐热性。该研究表明LlPLATZ1/LlMYB4-LlHSF24调控模块在维持百合热胁迫反应平衡中发挥重要作用，使植物能够适应复杂的环境变化。

百合(Lilium spp.)是全球重要的园艺作物，对高温特别敏感，是研究耐热性的理想植物(Bakery et al. 2024; Wu, Gong, Zhang, et al. 2024; Gong et al. 2025; Xiang et al. 2025; Wu et al. 2026)。因此，阐明百合热胁迫响应机制并鉴定其中的关键基因，对于利用分子技术提高百合耐热性至关重要。PLATZ (PLANT A/T-RICH SEQUENCE - and ZINCBINDING PROTEIN)转录因子家族是一类植物特有的、锌依赖的DNA结合蛋白。该家族的特点是能够非特异性地结合富含A/T的DNA序列。最近的研究强调了PLATZ转录因子在植物响应盐和干旱胁迫中的重要作用(Feng et al.2024)。但PLATZs关于热胁迫响应的研究仍不清楚。HSF（热激转录因子）是热胁迫响应的末端组分，直接调控植物中热保护基因的表达。之前的研究主要集中在百合中A类HSF介导的热信号途径，然而对其他类型HSF的研究缺乏，其上游调控机制仍知之甚少。南京农业大学园艺学院百合科研团队解析了LlPLATZ1/LlMYB4-LlHSF24调控模块在维持百合平衡的热胁迫反应的机制，填补了PLATZ转录因子调控植物耐热性的空白。

LlPLATZ1是一个热诱导的PLATZ转录因子。在百合叶片中的表达分析表明，LlPLATZ1在热胁迫处理后0.5h即被快速诱导表达，在1h时表达量达到峰值，表明LlPLATZ1受高温瞬时激活。作者分离了LlPLATZ1的启动子区域，分析了其在高温条件下的活性。将LlPLATZ1启动子驱动的Luc报告基因瞬时转化为烟草叶片。热胁迫后，Luc活性显著升高。此外，作者将LlPLATZ1-GUS瞬时转化为百合花瓣。与正常条件相比，高温胁迫处理增强了GUS的强度，表明高温促进了LlPLATZ1启动子的活性。在热胁迫条件下，GUS活性显著高于对照条件，表明热胁迫激活LlPLATZ1启动子活性。根据这些结果，推断LlPLATZ1是一个热诱导的PLATZ转录因子。

LlPLATZ1作为转录抑制因子发挥作用。在正常或热胁迫条件下，LlPLATZ1均定位于细胞核。此外，荧光显微镜和免疫印迹分析表明，LlPLATZ1在短暂和长期热胁迫下积累。这些结果表明LlPLATZ1能够在不同的热胁迫条件下发挥作用。利用酵母实验系统检测了LlPLATZ1的转录活性。结果显示，LlPLATZ1转化的酵母细胞不能在缺素培养基(SD)上生长，利用VP16报告系统进一步分析发现，转化LlPLATZ1-VP16的酵母在缺素培养基上的生长情况弱于转化VP16的酵母。这表明LlPLATZ1抑制了VP16的激活功能。此外，对转化酵母中β-半乳糖苷酶活性的检测表明，LlPLATZ1-VP16融合蛋白减弱了VP16对β-半乳糖苷酶表达的激活作用。这些结果表明LlPLATZ1在酵母细胞中作为转录抑制子发挥了重要的作用。此外，利用双荧光素酶报告系统在烟草叶片中检测了LlPLATZ1在植物细胞中的转录能力。结果表明，与表达BD相比，BD-LlPLATZ1表达抑制了UAS驱动的Luc报告基因的活性。同样，在表达LlPLATZ1-VP16的区域，Luc信号弱于单独表达VP16。这些结果表明LlPLATZ1在植物细胞中也显示出转录抑制活性。

图1. LlPLATZ1蛋白特性分析

LlPLATZ1直接结合LlHSF24的启动子并抑制其表达。在百合花瓣圆片中过表达LlPLATZ1进行转录组分析。分析发现过表达LlPLATZ1导致891个基因表达上调，765个基因表达下调。其中，一个B类HSF，LlHSF24，被观察到显著地下调表达。进一步进行表达分析，证实LlPLATZ1过表达抑制了百合中LlHSF24的积累。Y1H实验表明LlPLATZ1与LlHSF24启动子的A/T-rich片段特异性结合。EMSA表明，LlPLATZ1在体外与LlHSF24启动子富含A/T元件的标记探针具有结合亲和力。ChIP-qPCR实验进一步提供了体内LlPLATZ1与LlHSF24启动子区域结合的证据。双荧光素酶报告基因实验表明，与对照相比，在烟草叶片中瞬时过表达LlPLATZ1抑制了LlHSF24启动子驱动的Luc活性。这些结果表明LlPLATZ1通过直接结合LlHSF24的启动子来抑制其表达。

图2. LlPLATZ1结合LlHSF24的启动子并抑制其表达

LlPLATZ1赋予百合耐热性。通过农杆菌介导的转化百合胚性愈伤组织间接再生的方式获得了三个LlPLATZ1转基因百合株系，随后的生长表型分析显示过表达LlPLATZ1显著限制了百合的生长。表达分析表明，LlPLATZ1在这些转基因株系中表达水平升高，而LlHSF24表达水平降低。热胁迫后，LlPLATZ1转基因组培幼苗的表型较野生型植株有所改善，具有较低的相对离子渗透率和较高的叶绿素积累。同时还检测了盆栽转化百合的耐热性，经热胁迫处理后，转基因植株表现出萎蔫和叶片褪绿现象减轻。转基因植株叶片的相对离子渗透率受热胁迫影响较小，其叶绿素含量减少也较低。DAB和NBT染色分析表明，热胁迫后，转基因株系积累了较低水平的ROS，表明过表达LlPLATZ1减轻了百合细胞热诱导的损伤。

图3. LlPLATZ1转基因百合植株的耐热性分析

采用VIGS方法沉默百合LlPLATZ1，表达分析表明，与野生型相比，沉默植株中LlPLATZ1的表达量降低，而LlHSF24的表达量升高，LlPLATZ1沉默植株在高温胁迫后表现出更严重的叶片萎蔫和褪绿。与之一致的是，在热胁迫条件下，沉默植株叶片中的相对离子渗透率高于野生型。高温胁迫后沉默植株的叶绿素含量低于野生型。DAB和NBT染色分析表明，LlPLATZ1沉默植株在高温胁迫后积累了更高水平的ROS。这些数据表明，LlPLATZ1沉默植株经历了更严重的热胁迫诱导的细胞损伤。综上所述，LlPLATZ1在百合耐热性中发挥正调控作用。

图4. VIGS介导的LlPLATZ1沉默百合植株耐热性分析

LlHSF24负调控百合耐热性。利用VIGS方法在百合植株中沉默LlHSF24。与TRV-control相比，沉默LlHSF24导致百合叶片在高温胁迫后具有较低的相对离子渗漏和较高的叶绿素积累的耐热表型。此外，高温胁迫后，LlHSF24沉默植株叶片中ROS积累较少。热保护基因LlHSP22.0和LlHSP70在LlHSF24沉默植株中上调表达。双荧光素酶报告基因实验表明LlHSF24抑制LlHSP22.0和LlHSP70启动子的活性，表明LlHSF24通过抑制热保护基因发挥耐热负调控作用。

图5. VIGS介导的百合LlHSF24基因沉默植株的耐热性分析

LlMYB4与LlPLATZ1蛋白互作。利用酵母双杂交(Y2H)文库筛选到LlPLATZ1的一个潜在互作蛋白MYB4。Y2H实验结果表明，LlPLATZ1与LlMYB4存在互作。体外pull-down实验证明GST-LlPLATZ1蛋白与HIS-LlMYB4蛋白能够结合，证实LlPLATZ1与LlMYB4是直接的物理互作。LCI分析显示，在LlPLATZ1和LlMYB4共表达的烟草叶片区域有明显的Luc信号，表明它们在体内也存在互作。BiFC分析表明，LlPLATZ1与LlMYB4的互作在正常和热胁迫条件下均稳定存在于细胞核中，与LlMYB4定位于细胞核中并积累的观察结果一致。随后，利用Co-IP技术分析高温对烟草叶片中LlPLATZ1-LlMYB4互作的影响。结果显示，热胁迫处理并未影响LlPLATZ1和LlMYB4的蛋白积累；然而，在热胁迫条件下，LlPLATZ1-LlMYB4的蛋白互作增强。这些结果表明，LlPLATZ1与LlMYB4蛋白互作，且高温能够促进LlPLATZ1与LlMYB4的互作。

图6. LlPLATZ1与LlMYB4互作

LlMYB4直接激活LlHSF24和拮抗LlPLATZ1的功能。表达分析表明，LlMYB4不受瞬时高温的诱导，但受长时间高温的激活。Y1H实验表明LlMYB4能够结合LlHSF24启动子。进一步分析LlHSF24启动子，发现一个保守的MYB结合元件。EMSA证实LlMYB4在体外可以结合含有MYB结合元件的标记探针。ChIP-qPCR实验进一步证实LlMYB4在体内结合到LlHSF24启动子上含有MYB结合元件的区域。在双荧光素酶报告基因实验中，LlPLATZ1对LlHSF24的启动子活性具有抑制作用，而LlMYB4对其活性具有激活作用；值得注意的是，LlPLATZ1和LlMYB4共表达导致抑制活性降低。这些结果表明，LlMYB4激活LlHSF24并与LlPLATZ1互作来调节其抑制作用。

图7. LlMYB4与LlHSF24的启动子结合并激活其表达

利用VIGS方法，在百合植株中沉默LlMYB4。LlMYB4沉默植株中LlHSF24表达量降低。与TRV-control相比，沉默LlMYB4导致百合叶片在高温胁迫后具有较低的相对离子渗透率和较高的叶绿素积累的耐热表型。值得注意的是，根据DAB和NBT染色实验的结果，LlMYB4沉默的百合叶片积累了更少的ROS。这些结果表明LlMYB4负调控百合的耐热性。利用百合花瓣瞬时表达系统进行的LlPLATZ1和LlMYB4共表达和共沉默分析实验，结果表明LlPLATZ1和LlMYB4拮抗地调控百合耐热性。

图8. LlMYB4负调控百合的耐热性

综上所述，研究结果表明LlPLATZ1是一个新的耐热正调控因子，在瞬时热胁迫下，LlPLATZ1的表达被快速诱导。LlPLATZ1通过结合LlHSF24启动子直接抑制其表达，从而解除对HSP22.0和HSP70等热保护基因的抑制，并激活热胁迫响应。在持续热胁迫条件下，LlPLATZ1的热诱导表达减弱，而LlMYB4积累并与LlPLATZ1互作，以拮抗性方式调控LlHSF24的表达，从而平衡热胁迫响应并维持百合的生长。

图9. LlPLATZ1/LlMYB4-LlHSF24模块介导百合响应高温调控机制的工作模型

南京农业大学园艺学院百合科研团队在读硕士研究生龚雪，钟山青年研究员向均博士，在读硕士研究生廖紫微为论文共同第一作者，吴泽副教授和滕年军教授为共同通讯作者。团队在读博士生张甜、丁利平、方倩倩参与了该研究工作。本研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金和江苏省青年托举工程项目的资助。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70572

资源与环境科学学院

沈其荣院士团队揭示土壤原生动物捕食驱动细菌代谢从竞争向合作转变

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2026年1月29日，Cell Press旗下期刊《Cell Host & Microbe》在线发表了南京农业大学沈其荣院士团队的研究论文“Predation by soil protists shifts bacterial metabolism from competitive to cooperative interactions”。该研究聚焦土壤微食物网中原生动物对细菌代谢互作的调控作用，研究系统揭示了原生动物的捕食压力可促使细菌群落的代谢互作模式由资源竞争转向代谢合作，为理解土壤微生物功能形成及微食物网调控提供了新的见解。

原生动物是土壤细菌的主要捕食者，也是影响土壤微生物群落组成与功能的重要生物因子。然而，原生动物捕食对细菌群落内成员的影响，究竟是强化细菌之间的资源竞争，还是促进交叉互养实现代谢互补，长期以来缺乏跨尺度、可量化且可验证的系统性论证。

本研究构建了一套系统性的定量研究框架，整合全球尺度土壤调查、细菌群落代谢模拟、微生物群落功能预测以及可控实验验证。基于对全球757份土壤样本的综合分析发现：原生动物捕食压力与细菌群落代谢互作由竞争主导向合作主导的转变呈现高度一致的关联性。该规律在独立的外部土壤数据集及根际宏基因组数据中得到重复验证，表明这一生态模式具有广泛的普遍性。

在机制层面，宏基因组分析显示原生动物对细菌群落产生了明显的“性状过滤”效应：原生动物更倾向削弱低GC含量、以糖类底物为主的细菌类群，富集高GC含量、偏好利用有机酸和氨基酸的细菌，从而增强群落内部的代谢互补与交叉供养，尤其强化了以有机酸代谢为核心的物质交换与功能耦合。这一机制在原生动物—细菌合成菌群（SynCom）共培养实验中得到了直接验证，宏转录组分析表明：原生动物捕食还能显著上调多种与植物促生相关的微生物功能。基于上述发现，研究团队通过土壤微宇宙和温室盆栽试验进一步证实，原生动物的引入能够增强细菌交叉供养水平，并显著促进番茄植株生长。

综上所述，本研究表明原生动物不仅是“细菌消费者”，更可能是调控细菌群落代谢方式与生态功能的关键“工程师”。研究提出的定量分析框架为评估原生动物驱动的细菌合作及其生态功能提供了可复制的研究路径，并为未来从跨界（cross-kingdom）视角解析根际微生物组与植物健康的调控机制提供了坚实的理论与方法学基础。

图1. 土壤原生动物捕食调控细菌代谢互作模式及其生态功能的概念总结图

南京农业大学资源与环境科学学院已毕业博士刘宸（现任湖南农业大学资源学院讲师）、博士研究生孙硕和任翔宇为论文的共同第一作者，熊武教授和韦中教授为论文的通讯作者，沈其荣院士、徐阳春教授、王世梅教授、江高飞教授、Alexandre Jousset教授、以及荷兰瓦格宁根大学Stefan Geisen助理教授共同参与并指导了该研究工作。李荣教授与徐志辉教授在本研究过程中提供帮助。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.chom.2026.01.006

动物科技学院

肉羊创新团队揭示绵羊高繁殖力的遗传调控新机制

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近期，南京农业大学动物科技学院、江苏省家畜胚胎工程研究中心肉羊创新团队张艳丽教授课题组在国际知名期刊《Advanced Science》在线发表题为“Comparative Single-Cell Transcriptomic Atlas Reveals the Genetic Regulation of Reproductive Traits”的原创性研究成果。该研究首次构建了覆盖绵羊生殖与中枢神经系统组织的高分辨率单细胞转录图谱，并与人类对应组织的单细胞转录数据进行系统整合，揭示了哺乳动物繁殖调控的保守性与特异性机制。

绵羊不仅是全球畜牧业的重要经济物种，更是解析哺乳动物繁殖调控的理想大动物模型。尽管全基因组关联研究（GWAS）已经鉴定出大量与繁殖性状相关的遗传位点，但这些位点在哪些细胞类型中发挥作用、如何通过细胞间通讯协调繁殖功能，仍然缺乏系统性地解析。

该研究构建了首个覆盖绵羊15个生殖系统和中枢神经系统（CNS）组织的高分辨率单细胞转录图谱，同时结合GWAS分析，揭示了影响绵羊终生平均产仔数的关键细胞类型、基因和信号通路，并提出了UNC5-SLIT-BMP信号级联协调下丘脑-垂体-卵巢（HPO）轴神经内分泌调控繁殖力的新模型，为肉羊繁殖性能的遗传改良提供了潜在靶点。

为系统解析哺乳动物繁殖调控的进化保守机制，研究团队构建了绵羊—人类跨物种单细胞整合数据集。基于15,748个直系同源基因的互比分析，整合109万个细胞的单细胞转录组数据，鉴定得到76种主要细胞类型，其中71.1%在绵羊与人类之间高度保守，表现出相似的基因表达模式与细胞谱系特征。研究显示，绵羊与人类在生殖及中枢神经系统的细胞组成、转录调控程序及基因调控网络方面具有显著的进化同源性。这些发现不仅为家畜繁殖性状的分子改良提供了细胞类型特异性的靶点图谱，也证实了大型家畜作为人类生殖疾病临床前研究模型的可靠性。

研究通过构建跨物种、多组织的单细胞图谱（https://csca.njau.edu.cn/），将遗传变异精确定位到特定的细胞类型和信号通路，真正实现了从“遗传位点”到“细胞类型”再到“生物学功能”的机制解析，为揭示哺乳动物生殖调控的进化规律提供了新视角。相关成果不仅为肉羊精准育种与繁殖性能提升提供了重要工具，也为人类生殖健康与复杂性状的跨物种比较研究奠定了理论基础。

南京农业大学动物科技学院赵冰茹副教授和首都医科大学基础医学院罗汉鹏博士为论文共同第一作者，南京农业大学张艳丽教授为论文通讯作者。团队带头人王锋教授为本研究提供了重要指导。本研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、中央高校基本业务费等项目的资助。

原文链接：

http://doi.org/10.1002/advs.202517633

园艺学院

陈发棣教授团队利用“染色体涂染”技术揭示菊属多倍体快速二倍化的机制

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近日，南京农业大学陈发棣教授团队在植物学权威期刊《New Phytologist》上发表题为“Sequential Oligo-FISH reveals conserved synteny and rapid cytological diploidization in Chrysanthemum autopolyploids”的研究。该研究攻克了菊属染色体相似度高、难以精确识别的技术难题，首次开发出菊属染色体特异涂染探针库，并建立顺序荧光原位杂交（FISH）技术体系，实现了同源染色体组在染色体水平上的精确识别与追踪，揭示了菊属多倍体快速细胞学二倍化的潜在机制。

菊花（Chrysanthemum morifolium）隶属于菊科春黄菊族菊属（Chrysanthemum），是我国十大传统名花和世界四大切花之一，其基因组结构复杂。菊属植物倍性分布广泛，从二倍体到十倍体均有分布，是研究多倍体进化的理想材料。然而，由于菊属植物染色体小，相似度高，难以简单通过染色体核型分析技术及荧光原位杂交等传统细胞遗传学技术区分单条染色体，这严重阻碍了菊属不同物种间染色体进化关系和物种起源演化等研究（图1）。菊属究竟有几个染色体组，不同染色体组在菊属植物起源和演化过程中的作用是什么仍有待明确。

图1. 菊属植物分布及Oligo-FISH鉴定结果

为此，团队基于已发表的栽培菊花“钟山紫桂”高质量单倍体基因组，首次开发出菊属全染色体组特异性涂染探针库。此外，团队进一步创新性地建立了顺序荧光原位杂交技术体系，首次实现了对菊属所有同源染色体组的逐条、精准识别与可视化，攻克了长期以来菊属染色体组“分辨难”的核心技术难题（图2）。

图2. 菊属植物染色体特异涂染探针库开发

基于开发的寡核苷酸探针库（CmOP-1及CmOP-2）、染色体特异涂染探针及顺序荧光原位杂交技术体系，团队对7份菊属种质进行顺序荧光原位杂交分析，以携带5S rDNA位点的同源染色体组（Chr 19/20/21）为例证实了菊属在演化过程中保持着极其保守的染色体共线性，未发现大规模易位或重排（图 3）。这为解析菊属稳定的进化模式提供了直接可视化的细胞学证据。

图3. 菊属植物同源染色体组（Chr 19/20/21）顺序荧光原位杂交结果

基于人工创制的同源多倍体材料及顺序FISH技术，进一步研究发现了菊属同源多倍体在形成过程中伴随快速二倍化现象，即多倍体细胞在减数分裂中表现出类似二倍体的二价体配对模式（图4）。基于相关Oligo-FISH及减数分裂染色体行为统计结果，我们认为：重复序列（尤其是异染色质区富集的重复序列）的动态变化（扩增与丢失），可能通过影响减数分裂过程中同源染色体的识别与配对，从而促进了这种快速二倍化，以维持多倍体基因组的稳定性。该研究首次开发了菊属全染色体组特异性涂染探针库并建立了顺序荧光原位杂交技术体系，为解析复杂多倍体植物的基因组进化提供了关键细胞遗传学工具，也为菊属多倍体育种策略的制定提供了理论与技术支撑。

图4. 菊属同源多倍体减数分裂染色体行为观察统计

南京农业大学菊花遗传与种质创新利用团队博士毕业生何俊（现工作单位：福建省农业科学院作物研究所）为论文第一作者，南京农业大学园艺学院王海滨教授和陈发棣教授为论文通讯作者。南京农业大学园艺学院已毕业研究生林思思、张爽爽、饶欣雨，在读博士生何彦泽，菊花遗传与种质创新利用团队廖园老师、宋爱萍教授、王振兴教授参与了该研究。该研究亦获南京农业大学农学院亓增军教授的悉心指导，以及园艺学院中心实验室马月花高级实验师在仪器使用方面提供的大力支持。该工作得到了国家重点研发计划（2023YFD2300900）、国家自然科学基金（32172613，32341048）、江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目（JBGS [2021]020）、国家现代农业产业技术体系（CARS-23-A18）及中央高校基本科研业务费项目（QTPY2025005）等资助。

原文链接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70968

资源与环境科学学院

沈其荣院士团队揭示根际微生物群落响应根结线虫和青枯菌入侵机制

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近日，南京农业大学沈其荣院士团队李荣教授课题组在土壤病原线虫重编程根际代谢抑制拮抗微生物群落并促进细菌病菌入侵机制研究方面取得重要进展，成果以《Meloidogyne nematodes reprogram rhizosphere metabolism to suppress antagonistic microbiota and enable bacterial pathogen co-infection》为题发表于国际学术期刊《Cell Reports》。该研究系统解析了根结线虫对植物代谢过程及根际微生物群落结构的调控机制，揭示了线虫通过重塑植物—微生物互作关系，促进病原生物协同侵染植物的新模式。

研究团队首先整合全球多项试验数据发现，根结线虫的存在显著加重了病原菌，尤其是青枯菌对植物的危害程度。通过构建植物—线虫—微生物三者互作实验体系，研究人员进一步揭示了其内在机制。结果表明，根结线虫入侵可显著改变植物根系代谢物组成，使根际中糖类物质明显增加，而部分抑制性碱类物质显著降低。这种变化促进了青枯菌及其“协同菌群”的富集，同时抑制了链霉菌等有益微生物的生长。进一步研究发现，增加的糖类物质和青枯菌的富集反过来又促进了根结线虫的生长与定殖，从而形成虫-菌协同侵染的正反馈过程。

根结线虫调控植物代谢物和微生物群落促进青枯菌侵染机制图

课题组博士生徐谞、本科生孙婷、植保学院副教授薛清为论文共同第一作者，李荣教授为论文通讯作者。沈其荣院士，丹麦奥胡斯大学董梦晖博士，乌特勒支大学George A. Kowalchuk教授、刘珊珊博士，德国哥廷根大学Stefan Scheu教授，德国法兰克福森肯贝格生物多样性与气候研究中心Valentyna Krashevska博士参与并指导了该研究工作，植保院博士生任银彩，课题组本科生杨佩瑶、刘婕共同参与了该项研究。

全文链接：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(26)00027-6

农学院

万建民院士与王春明教授团队揭示氮利用效率基因OsLHT5协调水稻高产与耐盐性的分子机制

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2026年2月6日，南京农业大学万建民院士与王春明教授团队在国际知名学术期刊《Plant Biotechnology Journal》上发表了题为“An Elite Haplotype of Nitrogen-Use-Efficiency Gene LHT5 Enhances Salt Tolerance in Rice”的研究论文，通过全基因组关联分析（GWAS）鉴定到一个关键的氨基酸转运蛋白基因OsLHT5，揭示了其通过调节氨基酸的积累，同时提升水稻氮肥利用效率（NUE）与耐盐性的双重调控机制。研究进一步发现了一个在编码区具有30bp缺失的优异单倍型LHT5HapA，该变异显著增强了氨基酸的转运能力。这一发现不仅阐明了植物营养代谢与逆境适应协同调节的新路径，也为选育高产、耐盐的“气候韧性”水稻新品种提供了极其宝贵的基因资源。

水稻是全球最重要的粮食作物之一，其产量和品质直接关系到粮食安全和农业可持续发展。然而，土壤盐渍化是制约水稻生产的主要非生物胁迫因素之一，盐胁迫不仅会破坏水稻细胞的离子平衡和渗透稳态，还会导致土壤养分有效性下降，显著降低水稻的氮利用效率（NUE），形成“盐胁迫+营养匮乏”的双重困境，严重抑制水稻生长发育并造成产量损失。氮是水稻生长发育所需的核心宏量元素，根系吸收的无机氮需同化形成氨基酸，才能作为氮素长距离转运的主要形式，为植株各器官发育提供支撑，同时氨基酸积累也是植物应对逆境胁迫的重要策略。氨基酸转运蛋白（AAT）家族中的LHT，已被证实参与植物氨基酸吸收和体内转运，调控氮利用效率，但该基因家族在水稻耐盐性调控中的作用及分子机制，目前仍处于未知状态，这也成为解析水稻氮利用效率与耐盐性协同调控的关键科学缺口。

研究团队首先开展了OsLHT5的鉴定与功能分析，为明确该基因的基本特性和功能奠定基础。团队选取3000份水稻基因组计划中的175个核心品种，在高氮和低氮田间条件下测定了水稻株高比（PHR）和有效穗数比（EPNR）这两个氮利用效率相关性状，利用3073537个单核苷酸多态性（SNPs）进行GWAS分析，最终定位到4号染色体上一个与EPNR显著相关的主效QTL（qEPNR4）。通过分析该QTL连锁不平衡（LD）区块内14个开放阅读框（ORF）的低氮诱导表达模式，发现ORF2在低氮条件下显著上调表达，且该ORF编码赖氨酸-组氨酸型转运蛋白5（OsLHT5），与已知的OsLHT1高度同源并含有LHT家族保守结构域，推测其具有相似的氨基酸转运功能。实时荧光定量PCR（qPCR）分析显示，OsLHT5在水稻根、叶片和花后穗中高表达，亚细胞定位实验进一步证实，OsLHT5主要定位于细胞质膜，提示其可能参与细胞膜上的氨基酸转运过程。

4号染色体上OsLHT5基因的全基因组关联分析（GWAS）和鉴定

为验证OsLHT5对氮利用效率的调控作用，研究团队利用CRISPR/Cas9技术在日本晴背景下构建了OsLHT5敲除株系（LHT5-KO），田间表型分析显示，与野生型相比，LHT5-KO株系在高氮和低氮条件下的有效穗数、有效穗数比、单株籽粒产量和氮利用效率均显著降低；水培实验也表明，在高氮和低氮条件下，LHT5-KO幼苗的鲜重、干重和氮积累量均低于野生型。进一步的氨基酸含量测定显示，LHT5-KO株系幼苗地上部的单个氨基酸和总氨基酸浓度均显著下降，其中高氮条件下苏氨酸含量下降幅度最大，低氮条件下甘氨酸含量下降最显著，表明OsLHT5能够调控多种氨基酸的积累，尤其对中性氨基酸的影响更为明显，进而正向调控水稻氮利用效率。

OsLHT5正向调控水稻氨基酸含量和氮素利用效率 (NUE)

序列分析显示，OsLHT5编码区存在9个SNPs和2个插入缺失（indels），根据编码区的错义SNPs和indels，可将OsLHT5分为3种单倍型（LHT5HapA、LHT5HapB、LHT5HapC）。表型分析表明，LHT5HapA是精英单倍型，其对应的水稻品种有效穗数比和有效穗数显著高于LHT5HapB和LHT5HapC。通过预测OsLHT5的跨膜结构和三维结构，发现编码区的12bp indel、30bp indel以及+194G→A替换突变会改变OsLHT5的蛋白三维结构。为验证不同单倍型的功能差异，团队构建了3种单倍型的过表达株系，氨基酸含量测定显示，LHT5HapA-OE株系的单个氨基酸浓度显著高于野生型和其他两种单倍型过表达株系；水培和田间实验进一步证实，在高氮和低氮条件下，LHT5HapA-OE株系的干重、总氮含量、氨基酸含量、有效穗数和单株产量均显著优于其他株系，表明LHT5HapA的序列变异能够增强氨基酸转运能力，进而提升水稻氮利用效率和产量。

OsLHT5的精英单倍型与较高的 EPNR 值和氨基酸含量相关

考虑到脯氨酸是植物耐盐性的关键调控因子，研究团队进一步探究了OsLHT5与水稻耐盐性的关联。团队将野生型和3种单倍型过表达株系的幼苗进行NaCl盐胁迫处理，10天后观察到LHT5HapA-OE株系的存活率和地上部鲜重比显著高于野生型和其他两种单倍型过表达株系。氨基酸含量测定显示，盐胁迫下LHT5HapA-OE株系的脯氨酸含量显著升高，而脯氨酸合成的关键基因OsP5CS1和OsP5CS2的表达分析表明，LHT5HapA-OE株系中这两个基因的相对表达量显著高于其他株系，无论是正常条件还是盐胁迫条件下均表现出相同的趋势。这些结果表明，LHT5HapA通过促进脯氨酸积累，进而增强水稻的耐盐性。

OsLHT5通过提高脯氨酸水平来增强耐盐性

为明确LHT5HapA发挥优势功能的关键变异位点，研究团队进一步验证了30bp缺失和单碱基替换的功能，发现LHT5HapA中的30bp缺失是赋予水稻更高氮利用效率和耐盐性的关键。通过构建过表达株系水培实验显示，在高氮和低氮条件下，LHT530bp-OE株系的干重、鲜重和总氮含量均显著高于野生型和LHT5G-A-OE株系；盐胁迫实验也表明，LHT530bp-OE株系的存活率、鲜重、地上部鲜重比和脯氨酸含量均优于其他两种株系。这些结果表明， LHT5 HapA编码序列中的30bp缺失是导致氮利用效率（NUE）提高和耐盐性增强的主要致病变异。

LHT5HapA中30bp缺失和GA替换的差异

综上，研究团队提出了OsLHT5调控水稻氮利用效率和耐盐性的核心分子模型：OsLHT5定位于细胞质膜，通过介导氨基酸转运调控水稻体内氨基酸积累，进而影响氮利用效率和产量；其精英单倍型LHT5HapA因编码区存在30bp缺失，显著增强了氨基酸转运能力，一方面促进多种氨基酸积累，提升水稻氮利用效率，增加有效穗数和籽粒产量，另一方面通过上调脯氨酸合成关键基因OsP5CS1和OsP5CS2的表达，促进脯氨酸积累，增强水稻耐盐性。研究填补了LHT基因家族与水稻耐盐性关联的研究空白，首次建立了氨基酸转运与水稻氮利用效率、耐盐性协同调控的分子框架，打破了以往对植物营养利用与逆境耐受独立调控的认知，丰富了水稻耐盐性和氮利用效率的分子调控网络。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70584

前沿交叉研究院

熊国胜团队揭示水稻早期共生转录应答核心模块调控机制

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近日，南京农业大学前沿交叉研究院熊国胜教授研究团队在《Molecular Plant》在线发表了题为“Presymbiotic activation of karrikin signaling creates a permissive state for arbuscular mycorrhizal symbiosis by derepressing the NSP1-NSP2-SLR1 transcriptional complex in rice”的研究论文。

该研究揭示了NSP1-NSP2-SLR1-SMAX1模块能够整合烟素（Karrikin, KAR），赤霉素（Gibberellin, GA）和磷酸盐饥饿应答(Phosphate starvation response, PSR)等多个植物信号转导通路，是调控水稻在丛枝菌根共生（AMS）的前共生期（presymbiotic stage）对丛枝菌根真菌（AMF）转录应答及AMS建立的核心枢纽。

AMS是AMF与陆生植物之间广泛存在的一种互惠共生关系，是植物适应养分贫瘠环境中重要策略之一。这种互惠共生关系的建立依赖于宿主植物与AMF之间复杂且精细的化学信号通讯过程。宿主植物与AMF通过不同的化学信号分子（如独脚金内酯（Strigolactone, SL）和菌根因子（Myc factor）相互引导对方基因组的转录重编程，进而促进AMS的形成。目前对AMF与宿主之间如何相互识别已有所了解，但对其中确切的调控机制很大程度上仍不清楚。因此，阐明宿主在感受到AMF来源的信号后是如何启动转录重编程过程，对于理解菌根共生建立的分子机制具有重要意义。

激活KAR信号受体D14L能够招募SCFD3泛素化SMAX1，泛素化的SMAX1会通过泛素-26S蛋白酶体途径降解。D14L和D3突变后，AMS完全无法建立；SMAX1突变后根中AMF定殖水平明显增加，提示KAR信号通路在菌根共生中发挥重要调控作用。SL能促进丛枝菌根真菌孢子萌发和菌丝分支的形成，是调控菌根共生中的重要信号分子。 许多在野生型（WT）中受AMF诱导基因（如SL合成途径基因），在没有与AMF共培养的smax1突变体中仍明显上调表达。此外，激活KAR信号通路后上调SL合成途径基因表达的现象在植物中仅限于能够进行AMS的被子植物中。因此，推测AMF可能通过激活KAR信号通路对宿主植物中基因转录进行重编程以促进菌根共生的建立；而KAR信号通路的激活是如何介导宿主植物对AMF的转录应答的，目前还不太清楚。

研究团队通过观察与AMF共培养不同时间后水稻根中AMF定殖情况，结合前人的研究发现水稻与丛枝菌根真菌共培养7天大体对应菌根共生的前共生期（Presymbiotic stage of AMS）。将野生型（WT）和d14l在AMF共培养1、2、3、4、7和14天后取样进行转录组测序，将WT中与AMF分别共培养3、4、7天时对AMF都响应的232个差异表达基因作为早期AMF应答基因（Early Response Genes to AMF，ERGs）。由于其中78个基因对AMF的响应完全依赖D14L功能，这些基因被称为KAR信号通路调控的早期应答基因（Karrikin-signaling-regulated early response genes to AMF, KERGs）（图1）。

图1. 激活KAR信号通路是启动AMS形成的必要条件

该研究通过比较WT与一系列KAR信号通路和共同共生信号通路（CSSP）中基因的突变体中这些早期应答基因对AMF响应的差异，以及对WT与KAR和CSSP信号通路不同突变体施加GR245DS、KAR1或GR24ent-5DS处理后ERGs表达水平的变化，明确了AMF在前共生期主要通过激活KAR信号通路，而不是CSSP信号通路，来调控水稻对AMF的转录应答,进而促进AMS的形成。这一过程是AMS形成所必要的。而AMF要实现在宿主植物根中的成功定殖，除了激活KAR信号通路之外，至少还需激活CSSP信号通路。

前人研究发现NSP1-NSP2复合体调控参与SL合成及菌根因子识别的基因的表达。DELLA蛋白是菌根共生的正调控因子，能够与NSP1-NSP2形成蛋白复合体。水稻中，GA通过降解水稻DELLA蛋白SLR1来调控菌根共生以及磷饥饿条件下SL的合成。该论文的研究发现水稻对AMF早期转录应答依赖于NSP1-NSP2-SLR1的功能。SLR1能够和NSP2互作并增强NSP1-NSP2复合体转录活性，而SMAX1能够和NSP1-NSP2及SLR1互作并抑制NSP1-NSP2及NSP1-NSP2-SLR1蛋白复合体的转录活性。这些研究结果揭示了KAR和GA信号通路如何通过SMAX1和SLR1调控NSP1-NSP2转录活性的机制。土壤中磷营养缺乏通常被认为是AMS建立的先决条件。水稻SPXs-PHRs磷饥饿信号通路能够促进AMS建立和SL的合成。PHR2即能通过结合SL合成基因的启动子来直接调控SL的合成，同时也可以通过对NSP1和NSP2的转录调控来间接调控SL的合成。通过进一步探究PSR信号通路和KAR信号通路及GA信号通路的关系，该研究还发现KAR信号通路和GA信号通路能够作用于磷饥饿信号通路下游通过影响NSP1-NSP2转录活性调控部分AMF早期应答基因的表达。 该研究揭示了NSP1-NSP2-SLR1-SMAX1模块是如何整合PSR、GA和KAR信号通路来调控宿主植物在AMS早期对AMF的转录应答的（图2），丰富了对AMF与宿主植物之间相互识别的作用机制的理解，为培育养分高效利用作物提供新的思路和基因资源。

图2. NSP1-NSP2-SLR1-SMAX1模块调控水稻对AMF早期转录应答的工作模型

南京农业大学博士后洪凯，博士生杨雪莹、谭义青、刘永刚、夏芊蔚、万可；中国农业科学院农业基因组研究所副研究员曾龙军和博士生邹林源为该论文的共同第一作者。南京农业大学熊国胜教授、中国农科院农业基因组研究所汪泉研究员及山东农业大学薛丽教授为该论文的共同通讯作者。崖州湾国家实验室李家洋研究员、山东农业大学王永红教授、科隆大学Marcel Bucher教授对该论文的研究工作进行了指导。中国科学院遗传与发育生物学研究所王冰研究员和褚金芳研究员、西南大学张勇教授的课题组参与了该论文的研究工作。相关研究得到国家重点研发计划，国家自然科学基金和江苏省卓越博士后计划等项目的支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.molp.2026.01.014

工学院

智能农机动力技术与无人系统团队在人机协作大模型研究中取得进展

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近日，南京农业大学工学院肖茂华教授团队在国际权威期刊《Journal of Manufacturing Systems》发表题为“Large language models in human-robot collaboration: A systematic review, trends, and challenges”的综述性研究论文。该研究系统梳理了1278篇相关文献，剖析了三大智能体范式与分层训练框架，揭示了大语言模型如何推动人机协作从“规则驱动”迈向“认知协同”，对推动制造业向智能化、人本化转型具有重要学术与工程价值。

该研究指出，大语言模型凭借其强大的语义理解、上下文推理与任务分解能力，正推动人机协作从传统的“固定规则响应”模式，向更具认知性、自适应性的“语义协同”模式转变。尤其在动态环境感知、长周期任务规划、多模态交互等方面，大语言模型展现出显著优势，为人与机器人在复杂制造场景中的高效、自然协作提供了新的技术路径。

综述同时揭示了当前大语言模型在人机协作中面临的几大核心挑战：包括在动态环境中的实时适应能力不足、多模态信息融合中的语义对齐困难、系统决策的可解释性与安全性保障，以及跨场景任务泛化能力的局限。这些问题限制了其在工业环境中的大规模可靠部署。

为推进该领域的发展，研究团队提出未来潜在研究方向：

• 构建融合实时反馈的世界模型，增强动态感知与响应能力；

• 设计轻量化自适应融合架构，提升多模态信息处理效率；

• 建立系统化定量评估体系，科学衡量任务规划性能；

• 采用模块化系统设计，增强系统可扩展性与可维护性；

• 开发双向可解释性工具，增进人机互信、推动协作透明化。

该综述不仅为智能制造学界梳理了研究重点，也为工业界在智能制造、柔性生产等场景中引入大语言模型提供了理论依据与技术路线参考。随着技术的进一步融合与突破，大语言模型有望成为实现人机共融、认知制造的关键赋能技术，推动产业向更高效、更安全、更智能的方向持续演进。

南京农业大学工学院袁刚副教授为本文第一作者，肖茂华教授为共同通讯作者。此外，本综述研究也得到了东南大学、米兰理工大学和瑞典皇家理工学院的多位资深学者的理论指导。研究工作得到国家自然科学基金项目、教育部人文社会科学基金项目以及江苏省卓越博士后科研项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2026.01.011

生命科学学院

腊红桂教授课题组揭示THO/TREX复合体成分THO2参与调控DNA甲基化水平的分子机制

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近日，国际知名植物分子生物学期刊《The Plant Journal》在线发表了南京农业大学生命科学学院腊红桂教授课题组的最新研究成果: Mutation in THO2, a component of THO/TREX complex, causes transcriptional gene silencing and genome-wide DNA methylation changes (THO/TREX复合体的核心组分THO2的突变能够造成转录基因沉默和全基因组范围内的DNA甲基化的改变)。该研究发现，tho2-8突变不仅会导致转录水平的基因沉默 (transcriptional gene silencing, TGS)，还会造成全基因组范围内 DNA 甲基化水平的显著改变，这一发现揭示了RNA的转运过程与DNA甲基化之间存在着明显的协同调控关系。

在真核生物中，基因表达的精细调控体现在多个层面上。THO/TREX复合体一直被认为是mRNA代谢的核心参与者，主要负责将新合成的RNA从细胞核转运到细胞质，这些RNA分子包括mRNA和miRNA等。本研究发现，THO2能够参与调控DNA甲基化的状态，可能通过与DNA甲基化形成的关键复合体Pol IV成份之间的互作和调控依赖于Pol V的scaffold RNA的转录水平来影响24-nt siRNA的积累，从而调控全基因组范围内的DNA甲基化水平。

本研究通过对tho2-8功能缺失型突变体进行亚硫酸盐测序 (BS-seq) 和转录组分析，发现tho2-8突变导致了全基因组DNA甲基化水平发生了复杂的变化：原本处于活跃转录状态的基因区 (gene body) 或启动子区发生了异常的DNA超甲基化修饰 (hypermethylation)，而部分异染色质区域则出现了大量的DNA甲基化的降低或丢失；由于启动子区被异常地甲基化，大量的原本正常表达的基因发生了表达降低或完全沉默；该突变体中24-nt siRNA水平表现出异常增加，这可能是一些区域DNA甲基化异常升高的原因之一。这一现象可能跟THO2与负责RNA指导的DNA甲基化 (RNA-directed DNA methylation, RdDM) 途径的关键复合体Pol IV和Pol V相关联有直接的关系。通过筛选与THO2互作的蛋白，发现THO2能够与Pol IV的其中一个亚基NRPD7之间存在着相互作用，并且对于一些依赖于Pol V的转录本IGN的表达是必需的。因此，这一研究揭示了一个负责RNA从核质转运到胞质的蛋白复合体成份能够参与RdDM途径，并且对全基因组DNA甲基化水平造成很大的影响，从而表明了RNA转运体与DNA甲基化之间存在着密切的调控关系。

(a-b) 低荧光突变体rll7-1的遗传筛选和LUC基因表达水平分析；

(c-d) rll7-1突变基因的等位性测验和图位克隆，证明了RLL7基因对应于THO2基因，rll7-1突变体因此被命名为tho2-8；

(e) tho2-8突变体的DNA甲基化水平分析；

(f) tho2-8突变体包含的hyper-DMRs与DNA甲基化突变体nrpd1-3和nrpe1-11的hypo-DMRs之间的重叠分析；

(g) tho2-8突变体包含的CHH hypo-DMRs与DNA甲基化突变体nrpd1-3和nrpe1-11的CHH hypo-DMRs之间的重叠分析；

(h) tho2-8突变体中的不同尺寸的small RNA的总体丰度检测。

南京农业大学生命科学学院博士研究生腊玉梅为该论文的第一作者，腊红桂教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.70686

园艺学院

柳李旺教授团队揭示降低萝卜肉质根镉吸收累积的分子机制

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近日，南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室、园艺学院柳李旺教授团队在国际期刊《Molecular Horticulture》在线发表题为 “RsWRKY15-RsPDR12 module regulates Cd uptake and accumulation by promoting Cd efflux in radish (Raphanus sativus L.) ”的研究论文，揭示了RsWRKY15-RsPDR12模块降低萝卜肉质根Cd吸收累积的分子机制。

萝卜是十字花科萝卜属重要根菜类蔬菜，营养丰富，用途多样，在我国蔬菜生产和周年供应中占有重要地位。镉（Cd）是生物体非必需的重金属元素之一，生物毒性极强。由于矿产资源不合理开发利用、工业“三废”排放以及固体废弃物处理不善，导致土壤重金属污染，不断加剧农产品质量安全风险。Cd被植物体吸收后会影响水分吸收、离子转运、细胞代谢等生理生化过程，并可通过食物链在人体内富集，产生毒害效应。如何有效控制萝卜肉质根中Cd等重金属吸收累积，已成为蔬菜作物重要目标性状遗传改良与优异种质创新领域亟待突破的研究方向。

研究团队前期从萝卜中鉴定出受Cd胁迫诱导高表达的植物多向耐药性(Pleiotropic Drug Resistance, PDR)基因RsPDR12（Zhang et al., Plant Physiol Biochem, 2023）。通过异源转化拟南芥和酵母细胞，发现过表达RsPDR12可显著减少体内Cd累积量。利用Cd荧光探针染色和非损伤微测（NMT）技术对根系Cd2+流量进行动态监测与原位可视化分析，结果发现过表达RsPDR12的根系Cd内流速率显著减少，Cd积累量降低（图1），证实RsPDR12基因在萝卜中起到Cd外排的作用。

图1. 过表达RsPDR12基因减少植株Cd累积

为进一步解析RsPDR12降低Cd积累的分子机制，利用酵母单杂交筛库实验鉴定到RsPDR12基因上游调控因子RsWRKY15。Y1H和DLA分析发现RsWRKY15可结合在RsPDR12启动子上，并激活其表达（图2）。RsWRKY15定位于细胞核，其表达受到Cd胁迫显著诱导。

图2. RsWRKY15正向调控RsPDR12基因表达

对过表达RsWRKY15的烟草进行检测发现，其根系Cd内流速率显著减少，体内Cd累积量降低（图3），表明RsWRKY15可降低植物体内Cd累积量。

图3. 过表达RsWRKY15降低植株中镉的积累量

综上所述，该研究揭示了RsWRKY15-RsPDR12模块通过促进Cd外排降低萝卜肉质根Cd吸收累积的分子通路。正常情况下，RsWRKY15表达量处于稳态；Cd胁迫处理下，RsWRKY15表达量显著上调，并能促进RsPDR12的转录，RsPDR12编码一个Cd2+外排蛋白，能够将Cd2+泵出细胞，进而降低萝卜植株中Cd累积量（图4）。该研究结果将为萝卜肉质根Cd吸收累积分子机制解析及低Cd累积种质创新提供重要的理论基础与技术支撑。

图4. RsWRKY15-RsPDR12模块调控萝卜肉质根Cd吸收累积的分子机制

南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室、园艺学院、生物育种钟山实验室柳李旺教授为通讯作者，已毕业硕士研究生麻世琳为该论文的第一作者，徐良教授、王燕副教授等参与了本项研究。该研究得到国家自然科学基金、江苏省农业科技自主创新资金项目、江苏省重点研发计划(现代农业）重点项目、江苏省种业振兴揭榜挂帅项目以及江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）共同资助。

全文链接：

https://link.springer.com/article/10.1186/s43897-025-00195-7

农学院

李姗教授团队揭示OsSIZ1发挥E3泛素连接酶活性调控生长素稳态提升水稻氮肥利用效率的新机制

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氮肥是保障全球粮食安全的关键，然而其过量施用不仅增加农业成本，更带来严重的环境问题。因此，提高作物氮肥利用效率，实现“减氮增产”，已成为农业可持续发展的重要方向。生长素作为关键植物激素，在协调根系发育与氮吸收利用中发挥核心作用，解析其调控氮肥利用效率的分子网络，对培育氮高效作物品种具有重要意义。

近日,南京农业大学李姗教授团队在《JIPB》发表了题为“OsSIZ1 regulates rice nitrogen-use efficiency and grain yield by modulating auxin levels”的研究论文。该研究揭示SUMOE3连接酶OsSIZ1不依赖其经典SUMO化修饰功能，而是作为泛素E3连接酶调控水稻生长素稳态，进而提升氮肥利用效率的新机制。

研究团队聚焦于前期鉴定到的氮吸收利用关键调控因子DNR1，通过IP-MS技术筛选到其互作蛋白OsSIZ1。遗传分析表明，过量表达OsSIZ1可显著提高水稻对硝酸盐的吸收能力及籽粒产量。以往研究表明，OsSIZ1及其同源蛋白OsSIZ2具有SUMOE3连接酶活性，参与花药发育、逆境响应及氮磷代谢等过程。本研究发现，OsSIZ1对DNR1表现出泛素E3连接酶活性，通过催化DNR1第314位赖氨酸的多聚泛素化修饰，促进其降解。DNR1的降解可解除对生长素合成的抑制，导致生长素积累，进而激活下游氮代谢相关基因的表达，最终促进氮素吸收利用和产量提升。田间试验进一步证实，提高OsSIZ1表达水平无论在低氮还是高氮条件下，均能显著提高水稻氮肥利用效率，促进植株生长并增加产量，表明该基因在培育绿色高效水稻品种中的广阔应用前景(图1)。

该研究不仅鉴定到一个新的氮肥利用效率正向调控因子OsSIZ1，还揭示了其兼具SUMOE3与泛素E3连接酶的“双功能”活性，为理解E3连接酶的功能多样性提供了新视角。研究所阐明的“OsSIZ1–DNR1–生长素”调控通路，为通过分子设计育种培育氮高效、高产水稻新品种提供了有价值的遗传改良靶点。

图1. OsSIZ1发挥E3泛素连接酶活性调控生长素稳态提升水稻氮肥利用效率

南京农业大学博士生姜冰宇和钟山青年研究员黄允智为该论文的共同第一作者，李姗教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、U40、江苏省卓越博士后计划等项目资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1111/jipb.70186

农学院

姜东教授团队结合RGB成像与深度学习提出了小麦出苗表型的精准评估新方法

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• 研究背景

出苗率与出苗均匀性是评价小麦种子活力和播种质量的核心指标，直接影响单位面积穗数和资源竞争效率，最终决定产量潜力。然而，传统的评估方法主要依赖人工目测计数和主观判断，存在效率低下、通量有限、主观性强等痛点，难以满足现代育种和大规模田间表型精准鉴定的需求。与此同时，尽管高通量植物表型技术与深度学习已在作物研究中广泛应用，但现有研究多聚焦于小麦生长中后期（如抽穗、灌浆期），针对苗期出苗动态，尤其是单株幼苗级别的精准监测与均匀度量化研究相对较少。此外，将获取的出苗表型数据与基因组学数据结合，挖掘控制出苗质量的“基因开关”，更是一个待解的谜题。

近日，南京农业大学姜东教授团队与河南大学宋纯鹏教授团队在植物表型领域知名SCI期刊《Plant Phenomics》联合发表了题为“Combining RGB Imaging with a Two-stage Deep Learning Method to Reveal Genetic Variation of Wheat Sprouting Traits”的研究文章。该研究创新性地将RGB成像技术与两阶段深度学习算法（WS-YOLO）相结合，提出了小麦出苗率与出苗均匀性的新计算方式，不仅实现了出苗率与出苗均匀性的高通量、精准化田间监测解析，还定位到了调控相关性状的关键遗传位点，为小麦优质高效育种提供了全新的技术方案和种质资源参考。

• 研究内容：两阶段算法，实现从“看到”到“看清”的跨越

第一阶段：精准定位（Detection）—— “找到每一棵苗”。研究以YOLOv8为基线模型，进行了三项关键改进：引入双向特征金字塔网络（BiFPN）：增强网络对不同尺度幼苗特征的信息融合能力。新增高分辨率小目标检测层：专门针对微小的幼苗目标，大幅减少漏检。采用大尺寸图像输入：保留更多细节，进一步提升小目标检测精度。改进后的新模型（WS-YOLO-Detect）对小麦幼苗的检测精度（AP@0.5）提升至 0.93，每张图片分析时间小于0.2秒。

第二阶段：实例分割（Segmentation）——“看清每一片叶”。研究以YOLO11为基线，用更轻量、更快速的FasterNet 模块替换原有结构，在保证分割精度的前提下，将模型处理速度提升近一倍，模型体积压缩了24%。改进后的新模型（WS-YOLO-Segment）能够精确分割出每株幼苗的叶片，并计算其相对叶面积（RLA）。

创新出苗评价方法：研究创新性地利用每株幼苗的RLA，构建了一个融合标准差、变异系数和信息熵的综合均匀度指数，实现了对品种间出苗均匀度的客观、高效量化。通过“检测+分割”的两步走策略，该算法不仅准确计算了出苗率（与人工测量结果相关性R2达 0.914），更实现了对出苗均匀度的精准定量评价。

• 算法应用：鉴定优异种质，揭示遗传密钥

研究团队在新疆图木舒克地区开展了大规模田间试验，利用这套高效精准的出苗表型分析算法，该研究对420个小麦品种在两种氮水平下的出苗表现进行了系统评估。在优异种质筛选方面，通过聚类分析，成功鉴定出在多种氮处理下均表现稳定、兼具高出苗率与高出苗均匀度的优良小麦材料，例如“高8901”、“石优20”等品种，这些品种可作为培育壮苗、匀苗小麦的优异亲本材料。在关键基因位点挖掘方面，通过对其中已测序的157个自然群体品种进行全基因组关联分析（GWAS），在3A染色体上鉴定到控制出苗率的主效位点，该区域富集了11个 F-box FBD LRR-repeat蛋白基因，这类基因通常通过泛素化途径调控种子萌发相关的信号分子（如脱落酸受体）的降解，从而可能像“开关”一样控制种子的萌发启动；在6B染色体上鉴定到了控制出苗均匀度的主效位点，该区域富集了5个 pentatricopeptide repeat (PPR)蛋白基因，PPR蛋白对线粒体和叶绿体中RNA的编辑、稳定性至关重要，可能通过调控萌发时的能量供应效率，影响幼苗生长的同步性，从而决定出苗是否整齐。这两个位点在正常与低氮处理下均表现出稳定的关联信号，表明它们在不同环境下的调控功能具有可靠性，具有重要的育种应用价值。

综上，该研究不仅为小麦出苗性状的高通量表型鉴定提供了强大工具，更揭示了小麦出苗率与均匀度背后的关键遗传基础，为通过分子标记辅助选择培育出苗快、出苗齐的“顶苗”小麦品种奠定了坚实基础和重要理论依据。研究打通了田间图像采集 、智能表型解析、基因挖掘的全链条，构建的技术体系具有较好的应用前景：智能手机即可完成图像采集，无需昂贵设备；模型轻量化设计适配边缘计算，未来可部署于无人机或地面移动设备，实现田间实时检测。相关测试代码、基准模型和样本数据已开源至 GitHub 供科研人员使用。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.plaphe.2025.100163

生命科学学院

常明教授课题组在《JIPB》撰文探讨植物高温与免疫信号互作

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在全球气候变化加剧的背景下，高温胁迫已成为影响农作物生长、产量和病害暴发的重要环境因素。大量研究表明，高温不仅直接损害植物的生理过程，还会削弱植物免疫防御能力，使作物在逆境条件下更易发生病害。因此，阐明植物如何在高温环境中协调热胁迫应答与免疫调控，对于提升作物逆境适应性具有重要科学意义和应用价值。

近日，南京农业大学生命科学学院常明教授团队联合贵州大学张利博教授团队，在植物科学专业期刊《Journal of Integrative Plant Biology》（JIPB）发表评论文章“PBS1 in Heat-Immunity Crosstalk”，围绕植物体内关键激酶PBS1在高温胁迫与免疫反应交叉调控中的潜在作用进行了系统讨论。该评论基于近期发表于《Molecular Plant》的研究成果，对植物早期热信号转导机制及其与免疫信号网络之间的联系提出了新的理论模型。

相关研究表明，质膜定位的类受体激酶BAM1与胞质激酶PBS1可在高温刺激后迅速形成信号模块，诱导活性氧信号产生，并进一步触发核内热响应相关基因的表达。该评论文章从信号整合的角度出发，总结并讨论了这一模块在植物早期热胁迫应答中的重要作用，为理解植物如何将环境温度变化快速转化为细胞内信号提供了新的思路。值得关注的是，PBS1此前已被广泛证明是植物免疫反应中的关键组分，在病原菌侵染过程中参与免疫激活。基于此，作者提出PBS1可能在不同生理情境下与不同受体或信号通路协同作用，在高温胁迫与免疫应答之间发挥信号整合和调控功能。这一观点为理解植物在复杂环境条件下维持免疫稳态提供了新的研究方向。

Figure 1. A PBS1-centered model of ROS signaling in early heat and immunity

论文链接：

https://doi.org/10.1111/jipb.70190

农学院

宋庆鑫教授团队揭示大豆“北漂”成功史的表观遗传密码

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近日，南京农业大学宋庆鑫课题组在《Molecular Plant》期刊在线发表了题为“Population epigenomics reveals epigenetic drivers of replicated evolution and missing heritability in soybean”的研究成果。该研究系统揭示了DNA甲基化在大豆自然进化、人工驯化、地理扩散及区域改良过程中的动态演变规律。发现DNA甲基化介导了大豆在由南向北的自然扩散与人工引种过程中开花时间提前的趋同进化，并阐明其在农艺性状“丢失的遗传力”中的关键贡献。

• 研究背景

大豆（Glycine max）是全球重要的植物蛋白和植物油来源，在人类膳食结构与畜牧业生产中占据核心地位，具有重要的经济与战略价值。同时，大豆也是研究作物基因组演化与选择压力的理想模型。普遍认为，大豆约在6000-9000年前由其野生祖先Glycine soja在中国中部地区驯化形成，随后逐步扩散至中国南北各地及东亚地区，并最终传播至欧洲和美洲。近年来，大量研究揭示了大豆驯化与扩散过程中基因组层面的选择信号及控制关键农艺性状的重要基因。然而，与环境适应和表型多样性形成密切相关的表观遗传调控机制，以及天然“表观等位基因（epialleles）”在大豆演化过程中的作用，仍缺乏系统而深入的研究。

• 研究内容

该研究整合了覆盖全球的野生大豆、农家种及改良品种的基因组、DNA甲基化组及转录组数据，描绘了一幅大豆演化的表观遗传全景图。在大豆人工驯化过程中，表观遗传多态性与遗传多态性同步下降，表现出典型的“瓶颈效应”（图1A）。然而，在大豆随后向中国北部及东亚地区扩散的过程中，两者趋势发生了显著分化。遗传多态性因“瓶颈效应”持续降低，但其DNA甲基化多态性却逆势升高（图1A）。进一步分析表明，这种逆势升高可能主要源于新生表观突变（de novo epimutations）。相较于DNA序列的新生突变，表观突变在农家种中占比更高，并能有效调控基因表达（图1B, C）。这表明，在遗传多态性受限的背景下，自发的表观变异为大豆提供了额外的“缓冲垫”，部分补偿了遗传侵蚀带来的适应性损失，增强大豆在地理扩散和环境变化过程中的适应能力。

图1. 群体DNA甲基化组揭示大豆扩散过程中表观遗传多态性的增加

野生大豆与栽培大豆均经历了向高纬度地区扩张的过程，即向北自然扩散和人工引种。大豆在两个过程中均表现出对长日照环境的适应性演化，最显著的特征即为开花期的提前。通过群体分析发现，表观遗传变异在趋同进化中发挥了关键作用，并鉴定了一个位于关键开花基因GmFT5a下游1.6kb的表观变异位点（图2A-C）。该位点在野生大豆和栽培大豆向北扩散中均呈现DNA甲基化降低，GmFT5a表达水平升高的趋势，并且没呈现明显的遗传变异。利用靶向DNA甲基化编辑技术证实，改变该位点的甲基化水平可以影响GmFT5a的表达，从而影响开花期和单株产量（图2C-I），明确了该表观遗传位点在野生大豆和栽培大豆趋同进化中的重要作用。

图2. DNA甲基化介导大豆从南向北扩散的趋同进化

在复杂性状的研究中，通过全基因组关联分析（GWAS）等方法已鉴定出的遗传变异，无法完全解释该性状在群体中观测到的总遗传力，这一现象往往被称为“丢失的遗传力”。表观遗传变异是否在“丢失的遗传力”中发挥重要作用尚无定论，该研究发现将表观遗传变异纳入分析模型，能显著提高基因表达的变异解释率，并鉴定出一批与重要农艺性状显著相关的表观遗传变异位点（图3A, B）。整合遗传与表观遗传信息，能够更准确地预测大豆的农艺性状，明确了表观遗传对于农艺性状决定的重要作用，为未来智能设计育种提供了全新的数据维度（图3C-H）。

图3. 表观遗传对基因表达和表型变异的贡献

• 研究团队

南京农业大学钟山青年研究员蒋欣羽、已毕业的博士研究生袁晓波和张梦珠为文章的共同第一作者，南京农业大学宋庆鑫教授为通讯作者。南京农业大学喻德跃教授和崖州湾国家实验室田志喜研究员提供了实验材料和重要指导。感谢南京农业大学赵团结教授和江苏省农业科学院陈华涛研究员提供的大豆种质。研究得到了农业生物育种国家科技重大专项和国家自然科学基金等项目资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molp.2026.02.013

农学院

万建民院士团队在调控水稻垩白形成机制上取得新进展

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3月7日，南京农业大学万建民院士团队在国际著名综合性期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（PNAS）在线发表题为“D-amino acid aminotransferase1 regulates grain chalkiness in rice by modulating endoplasmic reticulum stress response”的研究论文，系统揭示了D-氨基酸代谢通过调控内质网胁迫反应影响水稻籽粒垩白形成的分子机制，为稻米外观品质改良提供了新的理论基础和基因资源。

稻米垩白是影响外观、加工和食味品质的重要品质性状，是稻米商品价值重要决定因素。垩白的形成与籽粒灌浆过程中淀粉和贮藏蛋白的沉积密切相关，已有研究主要集中在淀粉合成通路、碳氮代谢、能量代谢及激素调控等方面。D-氨基酸（D-amino acids, D-AAs）是L-氨基酸的立体异构体，存在于多种生物体内，在细菌细胞壁构成及动物神经信号和免疫调控中具有重要作用，但关于D-氨基酸在植物中的生物学功能仍知之甚少。

研究团队通过图位克隆和遗传互补实验，成功分离并鉴定了一个调控水稻垩白形成的关键基因OsDAAT1。该基因编码D-氨基酸氨基转移酶，在水稻节间维管组织中高表达，能够在体外催化不同D-氨基酸之间的相互转化。遗传分析表明，daat1突变体中D-丙氨酸在茎秆、节部及发育籽粒中显著积累，说明该基因在维持D-氨基酸稳态方面发挥重要作用。

图1. OsDAAT1调控水稻籽粒垩白和D-氨基酸代谢

研究发现D-氨基酸稳态的变化导致了严重的内质网胁迫，体外蛋白翻译实验表明D-氨基酸能够参与新生多肽的合成。因此，研究团队推测D-氨基酸稳态变化可能影响新生多肽/蛋白质异构化水平，但在生物体内尚缺乏有效的检测手段。通过与南开大学李功玉教授团队合作，首次在植物中系统开展了蛋白质异构化修饰的鉴定工作，证实水稻胚乳中肽链/蛋白质确实存在一定比例的异构化修饰。进一步比较发现突变体中肽链/蛋白质异构化水平显著改变，多个直接参与淀粉和贮藏蛋白生物合成的关键酶类蛋白发生构象异常。这些研究表明D-氨基酸代谢失衡导致蛋白质异构化修饰改变，进而通过诱发严重的内质网（ER）胁迫反应，干扰新合成蛋白的正常折叠与贮藏物质的沉积，最终导致籽粒垩白显著增加。

图2. D-氨基酸稳态改变导致严重内质网胁迫和肽链/蛋白质异构化水平改变

在育种应用层面，研究团队鉴定到OsDAAT1Hap1为低垩白优异单倍型，携带OsDAAT1Hap1的自然品种和置换系均表现为更低的垩白。群体遗传分析显示，该基因在水稻驯化过程中可能经历了人工选择。该发现为通过分子设计育种改良稻米外观品质提供了重要的功能等位基因资源。

图3. OsDAAT1 Hap1低垩白优异单倍型的鉴定

本研究首次揭示D-氨基酸代谢通过调控蛋白质异构化和内质网胁迫响应影响水稻籽粒品质，构建了“D-氨基酸代谢—蛋白质构象稳态—内质网胁迫—垩白形成”的新调控模型，为水稻产量与品质协同改良提供了新的理论支撑和遗传改良靶点。

南京农业大学董慧教授、雷洁博士、田云录副教授和南开大学刘娟博士生为研究论文共同第一作者。南京农业大学万建民院士、王益华教授，南开大学李功玉教授为该研究论文的共同通讯作者。南京农业大学生命科学院鲍依群教授和刘峰副教授、中国农业科学院作物科学研究所任玉龙研究员等也参与了该工作。本研究是万建民院士团队继在《Nature Genetics》、《Plant Cell》等刊物上发表多篇研究论文后，在稻米品质，尤其是外观品质领域取得的又一重要进展。本研究得到了国家重点研发计划（2023ZD0406902和2022YFA1305202）、国家自然科学基金项目、江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目和南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室开放课题等项目的资助。

文章链接：

www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2519395123 with DOI number 10.1073/pnas.2519395123.

生命科学学院

常明教授课题组应邀在《Trends in Plant Science》发表评论：从进化趋同到理性设计PRR免疫受体

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近日，南京农业大学生命科学学院常明教授课题组应邀在《Cell》旗下植物科学领域专业期刊《Trends in Plant Science》在线发表评论文章“From Convergence to Design in Pattern Recognition Receptors”。文章系统总结了植物模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）在进化过程中呈现的功能趋同规律，并提出如何基于这一规律开展合成设计，为作物广谱抗病育种提供新的理论框架和技术思路。

该评论聚焦近期发表于《Science》的一项重要研究。研究发现，来自柚子的选择性冷休克蛋白受体SCORE（selective cold shock protein receptor）虽然在进化上不同于茄科植物中的冷休克蛋白受体CORE（cold shock protein receptor），但二者能够识别相同类型的细菌冷休克蛋白肽段，体现了植物PRR免疫受体在不同谱系中发生功能趋同进化的现象。这一发现揭示了植物免疫系统中可能普遍存在的“保守识别逻辑”，为跨物种免疫受体发现与设计提供了重要启示。

文章还重点评述了该研究如何结合结构建模与关键氨基酸残基分析，将进化信息转化为可操作的设计原则，并成功构建出能够识别多种病原来源分子模式的合成SCORE变体，显著拓展了免疫识别谱。这种“从进化趋同到理性设计”的研究路径，为突破传统免疫受体挖掘的物种限制提供了可推广的模式。

此外，文章讨论了研究中采用的蛋白激酶BRI1（brassinosteroid insensitive 1）的激酶结构域作为信号报告系统的创新意义，该策略为合成PRR免疫受体的高通量功能筛选提供了有效工具。但是，合成PRR免疫受体在不同作物中的稳定表达、信号兼容性以及生态安全性仍有待进一步研究。

该评论文章共同第一作者为南京农业大学生命科学学院博士研究生杨文涛、王琪，以及清华大学生命科学学院博士研究生卢彦静（本科就读于南京农业大学农学院种子科学与工程专业211班），南京农业大学生命科学学院已毕业硕士研究生仇攀棋参与论文写作，常明教授为通讯作者。

Figure 1. From evolutionary convergence to synthetic design of pattern recognition receptors.

论文链接：

https://authors.elsevier.com/a/1miOL_UxGnNcRL

生命科学学院

张水军教授团队揭示人星状病毒受体识别研究新进展

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3月11日，南京农业大学生命科学学院张水军教授团队在《Nature Communications》期刊在线发表了题为“The conserved human astrovirus-receptor interface reveals a targetable vulnerability for antiviral development”的研究论文。该研究首次解析了人星状病毒8型（HAstV8）刺突蛋白与FcRn受体的复合物晶体结构，揭示了经典人星状病毒识别受体的保守分子机制，发现三款临床已获批的FcRn阻断剂能够通过竞争受体结合有效抑制星状病毒感染，有望通过“老药新用”的策略用于星状病毒治疗。

人星状病毒（HAstV）是全球儿童和老年人病毒性肠炎的主要病原体之一，约占非细菌性肠胃炎病例的10%，位列轮状病毒、诺如病毒之后，是第三大急性腹泻病毒病原，目前尚无获批的疫苗和特异性抗病毒药物，临床治疗面临巨大挑战。尽管有研究已证实FcRn是经典人星状病毒的入侵受体，但病毒与受体的具体结合机制及靶向该相互作用的抗病毒策略尚未明确。

针对以上问题，研究团队成功解析了分辨率为2.65Å的HAstV8刺突蛋白-FcRn复合物晶体结构，以及HAstV1和HAstV8刺突蛋白的单体晶体结构。结构分析表明，HAstV8刺突蛋白通过其表面由四条β链形成的保守凹陷区域，与FcRn的α2结构域结合。序列比对进一步证实，该结合区域在所有八种经典人星状病毒血清型中高度保守（图1），揭示了经典人星状病毒利用FcRn入侵的共同分子基础。

图1. HAstV8刺突蛋白通过由四条β链（β2、β3、β5和β6）形成的表面凹陷结构，与FcRn的α2结构域结合

值得注意的是，HAstV8刺突蛋白与三种临床获批用于治疗重症肌无力的FcRn阻断剂在FcRn上的结合位点高度重叠，为开发抗广谱病毒药物奠定了结构基础。基于这一结构发现，研究团队进一步评估了三种临床获批用于治疗重症肌无力的FcRn阻断剂—efgartigimod、rozanolixizumab和nipocalimab的抗病毒效果。实验结果表明，rozanolixizumab和nipocalimab能高效竞争性抑制星状病毒与FcRn的结合，显著阻断病毒对易感Caco2细胞的感染，使细胞内病毒RNA水平降低约90%；efgartigimod也表现出一定的抗病毒活性（图2）。这一发现证实了临床获批的FcRn阻断剂具有抑制星状病毒感染的潜力，为星状病毒感染的治疗提供了可直接进行临床转化的候选药物。

图2. 可溶性FcRn及治疗性FcRn阻断剂抑制HAstV感染

该研究成果不仅揭示了人星状病毒利用FcRn受体的识别机制，填补了星状病毒入侵分子机制领域的研究空白，更为抗病毒药物的开发提供了全新的靶标，有望通过“老药新用”的策略用于星状病毒治疗，具有重要的理论意义和临床应用价值。

南京农业大学生命科学学院张水军教授、中国科学院武汉病毒所柯贤良助理研究员、中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所孙晓曼副研究员、浙江大学医学院刘越教授为论文共同通讯作者，我校生命科学学院博士研究生王炜、徐颖副教授为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和中央高校基本业务费等项目的资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-70465-5

资源与环境科学学院

沈其荣院士和胡锋教授团队揭示微型土壤动物驱动微生物正反馈循环促进作物健康的微生态机制

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近日，国际权威期刊《Nature Communications》在线发表了南京农业大学资源与环境科学学院沈其荣院士团队和胡锋教授团队的合作研究成果，题为“Predator-driven microbial feedback loops promote plant health”。研究发现，微型土壤动物驱动微生物正反馈循环中，由捕食压力驱动形成的菌群可由两株功能互补的变形菌门细菌、食细菌线虫和青枯病原菌之间形成的最小四组分正反馈环加以解释。

研究发现，野外调查发现健康植物根际土壤中细菌-线虫互作网络的负相关性显著强于发病土壤；温室盆栽实验证实，添加食细菌线虫可显著降低青枯菌丰度并阻控病害发生；微宇宙培养结合宏转录组分析揭示，线虫通过捕食作用重塑合成菌群结构，增强微生物群落抗生素合成和碳源利用能力；进一步的物种互作实验表明，线虫调控关键抑病细菌KLE1和RAO1形成正向反馈环，并协同增强对青枯菌的抑制效果。该机制在盆栽实验中得到验证，表明食细菌线虫作为“土壤微型生态工程师”，通过多营养级互作激活微生物抑病功能，为作物保护提供了新的微生态视角。

此前，团队于2026年1月30日在《The ISME Journal》发表题为“Pseudomonadota bridge cross-trophic interactions to suppress plant pathogens”的研究论文，发现变形菌门细菌是连接土壤动物线虫与根际微生物互作、并参与抑制植物病原菌的关键桥梁类群，揭示了跨营养级互作在根际病害防控中的重要作用。在此基础上，发表于《Nature Communications》的这项研究进一步表明，线虫这类土壤动物的捕食压力不仅能够塑造根际微生物群落组成，还有助于维持功能互补、协同性更强的有益菌群，从而增强微生物组抵御病原入侵的稳定性。与仅接种根际微生物的处理相比，这种由捕食压力驱动形成的菌群更不易在病原菌入侵下失稳，因而能够使有益菌株对病原菌的抑制作用更加持久。

该研究将前期关于“桥梁菌群介导跨营养级病害抑制”的认识，进一步深化到“土壤动物捕食如何促进协同菌群形成并维持稳定抑病功能”的机制层面，为基于食物网原理设计稳定、生态友好的农业抑病微生物组提供了新的理论框架，也从机制上回应了团队2023年在《Trends in Plant Science》发表的观点性综述“Nematodes: an overlooked tiny engineer of plant health”，为其中关于土壤有益线虫是影响植物健康的重要但长期被低估的土壤动物、其在协调根际微生物组抑制病害中发挥关键作用的观点提供了新的实验证据。

资源与环境科学学院沈其荣院士团队和胡锋教授团队合作完成该项工作。李根博士后和韦中教授分别为文章第一作者和通讯作者；刘婷教授为文章共同第一作者和共同通讯作者；沈其荣院士、胡锋教授、李辉信教授、徐阳春教授、Alexandre Jousset教授、瓦格宁根大学Stefan Geisen教授和图尔库大学Shane Hogle教授共同参与并指导了该研究工作。本研究得到国家自然科学基金青年项目（B类）及面上项目、江苏省自然科学基金优秀青年基金和中国博士后科学基金等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-026-70413-3

食品科技学院

胡冰教授团队提出植物功能成分可控自组装药食同源食品配方新策略精准干预营养

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近日，南京农业大学食品科技学院胡冰教授团队在国际权威期刊《Advanced Science》发表了题为“Protection and Delivery of Phytochemicals from Passive Encapsulation to Guaranteed Self-Assembly Induced by Amyloid Template for Chronic Disease Prevention via Modulating Microbial-Host Crosstalk”的综述论文。针对现代“药食同源”食品配方中植物功能成分负载量难以提高，进而导致经口生物可及度和生物利用率不高，体内预防慢性病功能不强的共性问题，团队基于最近10年的研究工作，提出了从被动包埋到可控分子组装的现代“药食同源”食品配方新策略，以达到调控“宿主-菌群”互作的精准营养干预目的。

肥胖、糖尿病、炎症性肠病以及神经退行性疾病等慢性疾病在全球范围内发病率不断提高，对公共卫生造成严重挑战。寻求安全、高效、可持续的慢性疾病预防策略已成为生命科学与食品科学关注的重要领域。最近的研究表明，肠道菌群-宿主互作在这些疾病的发生发展中扮演了重要角色。通过饮食调节肠道微生态有望成为实现精准营养干预的重要突破口。

药食同源物质中的植物化学物，如多酚、类黄酮、类胡萝卜素、皂苷和萜类化合物等小分子具有调节肠道菌群-宿主互作、干预慢性疾病的功能。但是，它们的稳定性弱，在食品中负载量低，生物可及度和生物利用度不足，严重地限制了其健康功效的发挥。应用乳液、脂质体、固体脂质纳米颗粒、生物高分子载体、铁蛋白载体及水凝胶等包埋方式，虽然能在一定程度上改善其分散性和稳定性，但仍然存在负载量远低于经口体内有效浓度这一重要共性问题（图1）。同时，简单地提高植物化学物的添加量易导致浑浊、沉淀等品质劣变问题，损害消费者接受度。

近年来，一种新的思路是利用植物化学物自身的芳香环结构、氢键和疏水相互作用，使其能够通过π–π堆积和分子间作用自发形成纳米结构或软物质材料。在此过程中，植物化学物不仅仅是被动包埋的“载荷”，而是成为构建材料结构的重要组成部分，有望提升“药食同源”食品中植物化学物的含量。但是，这类自组装过程受分子自身结构和环境因素的影响大，具有很大的随机性，得率不高，难以稳定实现规模化应用。

图1. 现有包埋技术中植物化学物质的载量与经口有效植物化学物质浓度的对比

为了提高植物化学物分子自组装的转化效率和可控性，科研团队通过利用食品蛋白质形成的蛋白纤维作为分子模板，可控诱导植物化学物小分子在其表面附着，诱发进一步的自组装，形成稳定的“药食同源”食品配方。这种“食品蛋白纤维模板诱导分子组装”策略能够同步实现植物化学物的高载量和产品配方的高稳定性，为“药食同源”食品高效配方以及植物化学物的包埋递送提供新途径（图2）。

图2. 基于蛋白纤维介导植物化学物可控自组装的“药食同源”食品配方新策略精准干预营养

从传统“被动包埋”向“可控分子组装”的转变，不仅拓展了天然植物化学物负载递送的产品配方设计新思路，也为实现精准营养提供了新的技术平台。通过提高植物化学物的稳定性与载量可控性，该策略有望实现对肠道菌群结构与代谢通路的精准调控，并推动现代“药食同源”食品产品的开发，为慢性疾病的预防与健康管理提供新的解决方案。

该论文由南京农业大学作为第一署名单位发表。食品科技学院在读博士研究生柏诗琪为第一作者；中国工程院院士，湖南农业大学、湖南师范大学刘仲华教授和我校食品科技学院胡冰教授为共同通讯作者；团队研究生和青年教师参与了该论文撰写；湖南农业大学黄建安教授对该论文撰写思路进行了重要指导。该研究得到中央高校基本科研业务费—“滨江基石”项目、国家自然科学基金面上项目，以及江苏省自然科学基金—杰出青年基金项目的资助。

论文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202516566

农学院

棉花遗传育种团队揭示转座子插入驱动棉花产量进化的新机制

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近日，《Plant Biotechnology Journal》杂志在线发表了由南京农业大学棉花遗传与种质创新利用团队研究完成的“A natural LTR retrotransposon insertion in the promoter of GhNAC140-Dt boosts cotton lint yield”论文。该研究在陆地棉中发现一个LTR-Copia型逆转座子插入到GhNAC140-Dt基因的启动子区。自然群体关联分析表明该插入事件与棉花衣分产量提高显著相关。机制研究表明，该逆转座子长末端重复序列中的一个60bp核心顺式元件能够特异性招募转录因子GhMYB46，大幅提升GhNAC140-Dt表达。GhNAC140-Dt的过表达进一步上调纤维素合成相关基因的表达，促进纤维次生细胞壁增厚和纤维素沉积，最终显著增加衣分产量。群体进化分析揭示，该逆转座子插入事件从陆地棉半野生种到栽培棉种的驯化进程中大规模出现，并在现代陆地棉栽培品种中固定率超过80%。表明其是棉花驯化改良进程中，为实现高产育种而被人工选择的分子印记。该工作首次在作物中报道了一个LTR逆转座子在驯化过程中通过引入顺式作用元件调控下游基因表达促进产量提高的机制，加深了对“转座子驱动产量进化”这一驯化规律的理解，也为棉花高产育种提供了基因资源和分子标记。

转座元件（Transposable Elements, TEs）曾被视作基因组的“垃圾”或“自私”DNA (Doolittle and Sapienza, 1980; Orgel and Crick, 1980)。然而，日益增多的证据表明，TEs是驱动基因组进化、驯化及物种适应性的核心力量，它们可通过插入基因调控区域，成为新的启动子或增强子，从而重塑基因表达网络(Rebollo et al., 2012)。其中，长末端重复（LTR）逆转录转座子因其LTR序列中富含转录调控元件，在介导物种驯化或增强物种适应性中尤为突出(Feschotte, 2008)。在血橙中，一个Copia型LTR逆转录转座子插入Ruby基因上游，赋予了果实特异的花青素积累特性(Butelli et al., 2012)；在水稻中，转座子插入激活了抗病基因Pit的表达(Hayashi and Yoshida, 2009)；在玉米中，Hopscotch逆转座子作为增强子促进tb1基因表达，进而影响了关键的驯化性状(Studer et al., 2011)。全基因组研究进一步揭示了LTR逆转座子插入与水稻粒宽、番茄果重等驯化性状间的广泛关联，凸显了其作为作物进化普遍机制的重要性(Akakpo et al., 2020; Alseekh et al., 2020)。尽管这些报道对理解TEs功能颇具启发性，但关于TEs（特别是其特定序列模块）如何精确招募宿主转录因子以激活下游基因，从而直接调控重要农艺性状的分子机制，仍缺乏深入和清晰的阐释。

棉花是世界性重要的经济作物。衣分是棉花产量构成的关键因子。本研究发现，一个LTR逆转座子插入陆地棉GhNAC140-Dt基因启动子，通过其LTR中的一个60bp核心模块特异性招募转录因子GhMYB46，从而显著增强该基因表达。GhNAC140-Dt作为上游调控因子，直接激活纤维素合成酶基因GhCESA4等下游靶标，促进纤维次生细胞壁增厚与纤维素沉积，最终提高棉纤维衣分产量。研究进一步发现该转座子插入事件在棉花从半野生种到栽培种的驯化过程中被强烈选择并固定，为“转座子驱动作物产量性状进化”提供了直接的分子证据。全文主要研究结果如下：

1.GhNAC140-Dt基因启动子区LTR转座子插入与棉花高衣分性状显著关联。

本研究发现一个NAC转录因子GhNAC140在棉花纤维发育，特别是次生细胞壁增厚阶段（开花后15-25天）高表达（图1a）。研究其亚组表达特征进一步发现，在四倍体陆地棉中，其Dt亚基因组同源基因GhNAC140-Dt的表达显著高于At亚基因组同源基因GhNAC140-At（图1b）。序列分析发现，在陆地棉遗传标准系TM-1中，GhNAC140-Dt启动子区存在一个5108bp的插入，经鉴定为Ty1/Copia型LTR逆转座子（图1c）。为探究此插入事件的普遍性，研究团队开发了特异性分子标记，在一个包含225份陆地棉种质的自然群体中进行检测。结果显示，该群体中存在两个单倍型：携带该转座子插入的GhNAC140-DtHap1（181份材料）和不携带该转座子插入的GhNAC140-DtHap2（44份材料）。利用该群体在15个不同环境下的表型数据进行关联分析，发现携带该转座子插入的Hap1单倍型与显著增加的衣分和衣指相关，且这种关联在多个环境中稳定存在（图1d、1e）。上述研究表明，GhNAC140-Dt启动子区的这一LTR逆转录转座子插入在棉花产量形成中具有重要作用。

图1. GhNAC140-Dt启动子区LTR转座子插入与棉花衣分和衣指增加显著相关

2.LTR序列特异性招募转录因子GhMYB46大幅提升GhNAC140-Dt基因表达。

为验证转座子插入对基因表达的直接影响，研究者克隆了GhNAC140-Dt的两种启动子片段：包含全长5108bp转座子的6977bp片段以及不包含转座子的1634bp片段，同时克隆了GhNAC140-At的1869bp启动子片段。通过棉纤维瞬时转化系统进行GUS报告基因检测发现，由P6977驱动的GUS表达强度显著高于P1634和P1869，而后两者活性无显著差异，证明了该逆转座子插入具有增强下游基因表达的活性。对该转座子的结构分析显示，其两端各有一个459bp的长末端重复序列（LTR1和LTR2），两者序列高度同源。功能实验表明，单独的LTR2序列足以产生与全长转座子相当的转录增强活性。为进一步精确定位功能区域，将LTR2截短为4个重叠的150bp片段，发现仅LTR2-2片段能强效激活报告基因表达。表明LTR2内部一个150bp的区域（LTR2-2）是负责转录激活功能的关键增强子。为阐明LTR2-2片段增强转录的机制，研究进一步鉴定了与之结合的反式作用因子。通过双荧光素酶报告系统筛选与次生细胞壁发育相关的候选转录因子，发现GhMYB46等6个转录因子能显著激活由LTR2-2驱动的报告基因，而GhMYB52-Like则起抑制作用（图2a）。研究发现，当使用不含LTR的原始GhNAC140-Dt启动子（P1634）进行相同实验时，GhMYB46失去了激活能力，而其他5个激活因子仍能结合并激活（图2b）。这证明GhMYB46是被LTR2-2特异性招募的转录因子，其结合依赖于转座子序列的引入。进一步的GUS活性比较实验证实，GhMYB46对“LTR+天然启动子”复合体的转录驱动作用最为关键（图2c）。将150bp的LTR2-2截短为三个重叠的60bp片段，发现GhMYB46特异性地结合其中的LTR2-2-1片段（图2d）。酵母单杂交和电泳迁移率实验均验证了GhMYB46与LTR2-2-1片段的直接、特异性结合（图2e、2f）。研究揭示了一个清晰的分子通路：LTR转座子插入带来的一个60bp核心顺式调控模块，通过特异性招募转录激活因子GhMYB46，显著提升了下游GhNAC140-Dt基因的表达。

图2. 一个60bp的核心顺式作用元件特异招募GhMYB46激活下游基因表达

3.过表达GhNAC140-Dt提高棉花纤维衣分产量

GhNAC140-Dt定位于细胞核（图3a）。为探究GhNAC140-Dt的功能，研究创建了该基因的过表达和RNA干扰转基因棉花株系（图3b）。田间表型鉴定表明，与野生型相比，GhNAC140-Dt过表达株系的衣分和衣指显著增加，而RNAi株系则降低（图3c、3d）。在细胞学水平上，透射电镜显示过表达株系在开花后20天及成熟纤维的次生细胞壁厚度显著增加，纤维素含量也相应升高；RNAi株系则呈现相反表型（图3e-h）。这证实了GhNAC140-Dt通过促进纤维素沉积和细胞壁增厚显著提升衣分产量。

图3. 过表达GhNAC140-Dt通过促进纤维次生细胞壁增厚进而提高棉花衣分

4.GhNAC140-Dt直接调控GhCESA4-At/Dt和GhCOBL9-At表达促进细胞壁组分合成

通过整合过表达和RNAi株系的转录组数据分析以及GhNAC140-Dt蛋白的DNA亲和纯化测序（DAP-seq），研究揭示了该转录因子的直接下游靶基因。多组学数据交叉鉴定出三个共同靶点：编码纤维素合酶的GhCESA4-Dt和GhCESA4-At，以及编码COBRA-like蛋白的GhCOBL9-At。这些基因在过表达株系中上调，在RNAi株系中下调（图4a，4b）。双荧光素酶报告实验、电泳迁移率实验和酵母单杂交实验均证实，GhNAC140-Dt能直接结合这些靶基因的启动子并激活其转录（图4c-g）。表明GhNAC140-Dt能够直接与GhCESA4-Dt、GhCESA44-At和GhCOBL9-At的启动子结合，从而调控这些基因的表达。

图4. GhNAC140-Dt直接结合并激活GhCESA4-At/Dt和GhCOBL9-At基因启动子

5.LTR转座子插入在棉花驯化改良进程中受到强烈的正向人工选择

进化分析显示，这一转座子插入事件在棉花二倍体祖先（AA和DD）、野生四倍体棉种中均不存在。它在陆地棉半野生种系中出现，并在latifolium和punctatum高频分布。这一优异等位变异在现代栽培陆地棉品种中进一步固定，其频率超过80%，表现出明显的驯化选择信号（图5a）。选择性清除分析表明，该区域在从陆地棉半野生种到地方品种，再到现代品种的过程中，经历了连续的人工选择，遗传分化指数（Fst）增高，而核苷酸多样性（π）降低。对中国不同棉花种植生态区305个陆地棉推广品种的转座子插入分析表明，这一有利单倍型（Hap1）已在各主产区的推广品种中被广泛选择和固定（图5b）。上述推广品种按照在中国审定年份分析也表明GhNAC140-DtHap1的比例在不同育种年份间均很高（图5c）。研究表明该LTR逆转座子插入事件是棉花驯化与改良过程中为实现高产育种而被强烈正向选择的分子标记，为“转座子驱动作物产量进化”提供了直接的分子证据。

图5. GhNAC140-Dt启动子区域逆转座子插入事件在棉花驯化与育种中的选择利用

南京农业大学农学院博士研究生于羽嘉和尚小光副教授为该研究的共同第一作者，郭旺珍教授为通讯作者。朱国忠副教授、王海棠副研究员，钟山青年研究员李维希博士，在读硕士研究生韩旭、博士研究生谭勇琳和已毕业研究生朱丽杰硕士、何庆飞博士等参与了部分研究工作。该研究得到国家重点研发计划、农业生物育种国家科技重大专项、国家自然科学基金、海南省三亚崖州湾科技城联合项目和省部共建现代作物生产协同创新中心等项目资助。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70639

植物保护学院

吴顺凡教授团队揭示鳞翅目昆虫精子二态性调控新机制

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近日，南京农业大学植物保护学院吴顺凡教授团队在《Advanced Science》期刊在线发表题为“A Testis-Specific Aralkylamine N-Acetyltransferase Regulates Dimorphic Sperm Function and Male Fertility in Moths”的研究论文。该研究以重大农业害虫草地贪夜蛾为模型，首次揭示了一个鳞翅目保守、精巢特异的芳烷基胺N-乙酰基转移酶基因LTNAT在调控二态精子发育与雄性生育力中的关键作用，为理解昆虫精子二态性的协同调控机制提供了新见解，也为研发基于生殖干扰的新型农药和害虫遗传控制技术提供了潜在分子靶标。

• 研究背景

绝大多数鳞翅目昆虫（蛾类与蝶类）雄性个体在生殖过程中同时产生两种形态和功能迥异的精子：一种是有核的“可育精子”，有核精子承担受精功能；另一种则是无核的“辅助精子”，无核精子虽不能受精，却在辅助有核精子于雌性生殖道内迁移、最终抵达受精囊的过程中发挥关键作用。这种精子二态性现象在昆虫生殖生物学中备受关注，但其协同调控机制长期以来尚不清晰。

• 核心发现

研究团队通过比较分析草地贪夜蛾精巢、雄性附腺和体组织的转录组数据，筛选到一个仅在精巢中特异性高表达的基因LOC118263478。蛋白结构预测、系统发育分析和酶学测定表明，该基因编码一种鳞翅目保守、精巢特异的芳烷基胺N-乙酰转移酶，命名为LTNAT（Lepidoptera-conserved testis-specific aralkylamine N-acetyltransferase）。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除LTNAT基因后，雄性草地贪夜蛾虽交配行为正常，却完全丧失生育能力。进一步的细胞学与分子机制研究发现：

1.有核精子线粒体衍生物结构异常：

LTNAT缺失导致有核精子尾部线粒体衍生物膜结构破损、内部结晶物质减少，尾部出现异常肿胀，形态完整性受损。

2.有核精子运动能力下降：

LTNAT缺失虽未改变无核精子的外观结构，却使其运动能力显著降低。多组学分析显示，与精子运动相关的动力蛋白和鞭毛内运输蛋白家族基因表达下调。

上述缺陷导致无核精子无法有效引导有核精子在雌性生殖道中迁移，有核精子无法抵达受精囊，从而造成完全不育。

• 功能保守性与应用潜力

研究人员进一步在二化螟和甜菜夜蛾中敲除LTNAT同源基因，同样观察到雄性生育能力显著下降，表明LTNAT在鳞翅目昆虫中功能高度保守。在笼养条件下的种群竞争实验中，大量释放LTNAT基因缺陷的雄性个体，能够观察到实验种群后代数量受到抑制。值得注意的是，LTNAT蛋白仅存在于鳞翅目昆虫中，其序列与其他昆虫类群差异显著，这一特点使其成为开发高特异性害虫控制技术的潜在靶点。

• 研究意义

该研究首次揭示了新基因LTNAT在鳞翅目昆虫精子二态性调控中的核心作用，拓展了昆虫芳烷基胺N-乙酰转移酶家族的生物学功能认知。研究成果为理解精子二态性协同调控机制提供了新的研究视角，也为开发基于生殖干扰的新型杀虫剂和害虫遗传控制策略（如精准不育技术）提供了具有应用潜力的分子靶标。

• 团队与资助

南京农业大学植物保护学院吴顺凡教授为论文通讯作者，钟山青年研究员孙浩为论文第一作者，硕士研究生黄彭羿和张芷若参与研究。南京农业大学高聪芬教授与美国肯塔基大学昆虫学系Subba Reddy Palli教授对该研究给予重要指导。该研究得到国家重点研发计划项目（2025YFE0210000）、国家自然科学基金项目（32022011）和西藏自治区重点研发计划项目（XZ202401ZY0031）的支持。

论文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202516374

资源与环境科学学院

汪鹏教授团队合作揭示硒摄入过高可增加糖尿病风险

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近日，南京农业大学汪鹏教授团队联合东南大学附属中大医院、中国疾控中心等单位，在《Nature Health》在线发表题为“Dietary selenium from soil micronutrients and risk of incident type 2 diabetes”的研究论文。该研究揭示了我国人群硒营养的地域分异格局，发现血清硒水平偏高会增加糖尿病和高脂血症风险，并证实土壤硒水平与人群血清硒水平高度相关，表明土壤是影响居民硒营养状况的关键因素。该研究结果为我国科学补硒、富硒产业规范和慢病防控发展提供了重要科学依据。

硒是人体必需微量元素，在抗氧化、免疫调节等方面发挥重要作用，但其适宜范围较窄，摄入不足会增加地方病和营养不良风险，摄入过量又可能诱发代谢紊乱甚至中毒。长期以来，公众更多关注“缺硒要补”，但对“补多了是否有害”认识不足。尤其近年来，富硒米、富硒蛋、富硒肉、富硒茶等农产品不断增多，“需不需要补硒”成为社会普遍关注的话题。研究团队指出，回答这一问题，关键在于两个方面：一是是否真的缺硒，二是所处地区的硒营养背景如何。

围绕这一问题，研究团队依托国家科技重大专项，对我国9省12地区17632人开展多中心队列调查，并对5195份生物样本进行了分析，结合横断面调查与前瞻性研究，系统评估了我国人群硒、锌、铬等微量营养状况及其与代谢性疾病的关系。研究发现，我国人群硒营养并非普遍不足，而是呈现明显的地域分异格局，总体表现为“东南偏高、西北和东北偏低”(图1)。其中，华南地区平均血清硒水平约为118.2 µg/L，而东北、西南、西北地区约为84.6-89.5 µg/L。全国约41%人口血硒达到或超过110 µg/L，主要分布在东南沿海和华南地区，约27%人口血硒低于85 µg/L，主要分布在东北、黄土高原和川藏高原等地区。进一步分析发现，土壤硒与人群血清硒呈显著正相关(R2=0.69)，说明“土壤-农产品-人体”传递路径仍是影响居民硒营养状况的关键机制。

图1. 我国不同地区人群血清硒水平及其与糖尿病风险的关系

（A:调查区域；B：不同地区人群血清硒分布；C：血清硒与糖尿病风险的关系；D：血清硒与糖化血红蛋白的关系）

研究发现，硒、锌、铬等微量营养素与代谢结局密切相关，其中高血清硒与糖尿病和高脂血症风险升高的关联最为突出。与低硒人群相比，血清硒达到或超过110 µg/L的人群，糖尿病和高脂血症患病风险分别升高158%和94%；前瞻性随访显示，与低硒人群相比，高血清硒组糖尿病发病风险增加35%；性别分层分析发现，这一关联在男性中更为显著，风险增幅达96%，而女性中未见统计学显著关联。进一步分析表明，当血清硒超过110 µg/L后，胰岛素抵抗和糖化血红蛋白水平明显升高。

基于上述发现，研究团队结合高分辨率地学数据，模拟了我国人群血清硒水平的空间分布格局，并评估了“无差异化补硒”的潜在健康风险（图2）。结果表明，若在东部和华南等本已处于较高硒水平的地区无差异补硒，使人群血清硒整体再升高10%，当地2型糖尿病风险可能进一步增加5%-12%。这一结果表明，补硒不能“一刀切”，而应建立分区分类、精准干预、风险可控的补硒策略。

图2. 我国人群硒营养的分布格局及无差异补硒的潜在风险

（A:我国土壤硒水平；B：不同地区实测血清硒均值与土壤硒背景值的关系；C：基于土壤-血清硒关系预测的我国人群硒营养格局；D：无差异补硒对糖尿病风险的影响）

该研究由南京农业大学、东南大学附属中大医院、中国疾病预防控制中心等多家单位合作完成。南京农业大学已毕业博士王芳芳与东南大学已毕业博士桑苗苗为论文的共同第一作者，汪鹏教授、孙子林教授和赵方杰教授为论文的共同通讯作者，中国疾控中心施小明研究员和德国夏里特医学院Lutz Schomburg教授为研究提供了重要指导。该研究获得了国家科技重大专项、国家自然科学基金等项目的资助。

原文链接：

https://rdcu.be/e89lR

农学院

万建民院士团队揭示磷脂信号分子介导水稻谷蛋白转运新机制

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水稻是全球半数以上人口的主粮，其种子储存蛋白占籽粒干重的8-10%，是人类膳食植物蛋白的重要来源。其中谷蛋白占总储存蛋白的60-80%，其合成与分选过程直接决定稻米的营养品质、加工特性和致敏性。谷蛋白前体在内质网合成后，经高尔基体加工，通过致密囊泡（DV）转运至蛋白储存液泡（PBII），被切割为成熟的酸性和碱性亚基后沉积。此前研究已鉴定到多个调控谷蛋白转运的蛋白因子，但磷脂类信号分子在该过程中的功能与调控机制长期未被阐明，而III类磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）核心亚基VPS34的纯合突变致死，更是极大限制了其在种子发育中的功能解析。

2026年3月，国际植物学权威期刊《Plant Physiology》在线发表了南京农业大学/中国农业科学院作物科学研究所万建民院士、董慧教授、王益华教授团队题为“OsVPS34-generated PI3P recruits GPA5/Rab5a to regulate post-Golgi glutelin trafficking in rice endosperm”的研究论文。该研究利用筛选到的谷蛋白前体积累弱突变体gpa14，结合图位克隆、脂质组学、细胞生物学、生物化学等多维度技术，首次明确了磷脂酰肌醇3-磷酸（PI3P）在谷蛋白转运中的核心作用，揭示了OsVPS34介导的PI3P合成通过招募调控因子GPA5/Rab5a，促进致密囊泡与蛋白储存液泡融合，保障谷蛋白正确沉积的分子机制，为稻米蛋白品质的分子改良提供了关键理论靶点和基因资源。

1.gpa14突变体表现出谷蛋白前体过度积累的粉质胚乳表型

研究从组织培养诱变的粳稻品种宁粳4号突变体库中筛选获得谷蛋白前体积累突变体gpa14，其成熟种子表现为粉质皱缩表型，扫描电镜显示突变体胚乳淀粉颗粒呈球形、排列松散。SDS-PAGE和免疫印迹分析显示，gpa14中57kDa谷蛋白前体大量积累，而成熟谷蛋白酸性/碱性亚基、26kDa α-球蛋白、醇溶蛋白的含量均显著降低。内质网分子伴侣BiP1和PDI1-1的含量在突变体与野生型中无显著差异，说明谷蛋白前体积累并非内质网输出缺陷导致，而是高尔基体后的转运过程出现异常。 细胞学观察证实了转运缺陷：12DAF（授粉后天数）胚乳的免疫荧光标记显示，野生型中谷蛋白和α-球蛋白共同定位于PBII中，而gpa14中部分谷蛋白和α-球蛋白被错误分选到胞外形成副壁体（PMB）结构，PBII的体积显著小于野生型，仅储存醇溶蛋白的PBI结构未受影响。透射电镜观察进一步发现，gpa14中高尔基体出芽形成的致密囊泡（DV）无法正常转运至PBII，大量堆积在细胞膜附近并被分泌到胞外，形成电子致密的PMB结构。

图1. gpa14突变体的表型鉴定

图2. gpa14突变体中谷蛋白错误分选形成副壁体

图3. gpa14突变体胚乳亚细胞结构的透射电镜观察

2.图位克隆证实GPA14编码III类PI3K核心亚基OsVPS34

利用gpa14杂合株与籼稻品种N22构建的F2分离群体，研究将目标基因初定位到5号染色体2.1-5.5Mb的区间内。对野生型和突变体进行全基因组重测序分析发现，该区间内Os05g0180600基因的第四外显子存在一个单胸腺嘧啶插入，导致移码突变，翻译提前终止，缺失了C端的PI3Ka和PI3_PI4_激酶功能结构域，该基因编码III类磷脂酰肌醇3-激酶的催化亚基OsVPS34。遗传互补实验验证了基因功能：在gpa14突变体背景下过表达全长OsVPS34，可完全恢复突变体的粉质胚乳表型，谷蛋白前体积累、PBII结构缺陷和PMB结构均消失，证实OsVPS34是调控谷蛋白转运的目标基因。进化分析显示OsVPS34在单双子叶植物中高度保守，其在水稻各组织中组成型表达，在发育胚乳中持续高表达，与谷蛋白合成时期高度吻合；亚细胞定位显示OsVPS34定位于细胞质和细胞核。

图4. GPA14的图位克隆与遗传互补验证

图5. OsVPS34的进化、表达模式与亚细胞定位

3.OsVPS34作为PI3K复合体组分催化PI3P合成，且PI3P定位于谷蛋白转运的关键细胞器

为解析OsVPS34的作用机制，研究通过免疫共沉淀联合质谱（IP-MS）鉴定到OsVPS34的互作蛋白包括PI3K复合体的核心亚基OsVPS15、OsATG6b、OsVPS38和OsATG14，说明水稻中存在保守的两类PI3K复合体：调控自噬的PI3K复合体I（含ATG14）和调控囊泡转运的PI3K复合体II（含VPS38）。进一步通过酵母双杂交、荧光素酶互补（LCI）、Co-IP、双分子荧光互补（BiFC）实验证实，OsVPS34与OsATG6b存在最强的直接互作，且OsVPS34-OsATG6b复合体共定位于反式高尔基体网络（TGN）和前液泡区室（PVC），与谷蛋白转运的关键细胞器定位一致。 PI3K复合体的核心功能是催化合成磷脂酰肌醇3-磷酸（PI3P），检测显示gpa14发育胚乳中PI3P的含量较野生型降低60%以上，免疫荧光标记显示突变体中PI3P的点状信号数量仅为野生型的20%。利用PI3P特异性报告系统FYVE-GFP的共定位分析显示，PI3P主要富集于TGN和PVC，皮尔逊相关系数分别达0.793和0.827；免疫金标记进一步证实PI3P与谷蛋白共定位于致密囊泡（DV）和PBII中，直接证明PI3P参与谷蛋白的转运过程。

图6. 水稻PI3K复合体的互作验证

图7. 水稻胚乳中PI3P的含量与亚细胞定位

4.PI3P通过招募GPA5和Rab5a到膜系统调控谷蛋白转运

GPA5是已报道的Rab5a效应子，通过N端PX结构域结合PI3P，调控DV与PBII的融合过程。为解析PI3P的下游调控机制，研究通过细胞组分分离实验发现：野生型中GPA5主要定位于膜组分（P100），而gpa14突变体中膜结合型GPA5的含量显著降低，更多分布于细胞质组分（S100）。利用PI3K抑制剂LY294002处理Rab5a-GFP转基因株系，同样发现Rab5a和GPA5的膜结合比例显著下降。进一步构建地塞米松（DEX）诱导的OsVPS34 RNAi株系，DEX处理后OsVPS34表达量显著下调，PI3P含量降低，此时Rab5a和GPA5与PVC标记Rha1的共定位程度较对照组下降40%以上，证实PI3P是维持二者膜定位、保障其功能的关键信号。

图8. PI3K复合体功能破坏后Rab5a与GPA5的定位异常

5.OsVPS34调控谷蛋白转运的分子工作模型

基于上述结果，研究提出了完整的调控模型：野生型水稻胚乳中，OsVPS34作为PI3K复合体的核心催化亚基，在TGN出芽形成的致密囊泡（DV）和PBII膜上催化合成PI3P；PI3P作为膜信号分子，招募效应子GPA5和小G蛋白Rab5a到膜上，后续GPA5通过与CORVET栓系复合体、SNARE融合复合体互作，介导DV与PBII的膜融合，将谷蛋白前体转运至PBII中完成切割和沉积；而gpa14突变体中OsVPS34功能缺失，PI3P合成受阻，GPA5和Rab5a无法正确定位到膜系统，导致DV不能正常转运至PBII，未被转运的谷蛋白被错误分泌到胞外形成PMB结构，最终表现为谷蛋白前体积累、胚乳粉质皱缩的表型。

图9. OsVPS34调控水稻胚乳谷蛋白高尔基体后转运的工作模型

本研究克服了PI3K核心亚基纯合突变致死的研究瓶颈，利用仅表现胚乳表型的弱突变体gpa14，首次直接证明了磷脂信号分子PI3P在水稻谷蛋白转运过程中的核心功能，完善了种子储存蛋白分选的调控网络，同时解析了水稻PI3K复合体的组成与亚细胞定位，为后续PI3K通路在植物发育和逆境响应中的功能研究提供了新方向。 该研究挖掘的OsVPS34、GPA5等关键基因为稻米蛋白品质的分子改良提供了直接靶点：通过编辑调控该通路的活性，可定向优化谷蛋白的含量与组成，既可以提升谷蛋白含量培育高营养稻米，也可以降低谷蛋白含量培育适合肾病患者食用的特殊功能性稻米；同时该调控模块的保守性也可拓展到小麦、玉米等其他禾本科作物的品质改良中。后续可进一步解析PI3P调控GPA5蛋白稳定性的分子机制，挖掘OsVPS34的优异等位变异，开发功能分子标记，加速高产优质水稻新品种的培育进程。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiag154

园艺学院

菊花遗传与种质创新团队揭示菊花叶片衰老的单细胞水平调控新机制

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3月26日，南京农业大学园艺学院菊花遗传育种与种质创新团队在《The Plant Cell》期刊在线发表了题为“Spongy mesophyll cell death is induced by jasmonic acid during leaf senescence in chrysanthemum”的研究论文，揭示了叶片衰老过程中不同细胞死亡时序，发现海绵组织细胞特异NAC055-NAC087-ACX5转录级联模块调控内源茉莉酸（JA）合成进而诱导细胞死亡和叶片衰老的机制，助力精准保鲜技术创新；且发现这一机制在双子叶模式植物（拟南芥、番茄）和单子叶模式植物（水稻）中高度保守，丰富了植物叶片衰老调控网络。

菊花原产我国，是我国十大传统名花和世界四大切花之一。切花菊采后普遍存在叶片先于花序黄化萎蔫的叶片早衰现象，导致切花菊观赏价值及商品性丧失，造成严重经济损失。长期以来，叶片衰老研究多基于器官水平，已揭示该过程复杂的分子调控网络。但叶片是由栅栏组织、海绵组织等多种类型细胞构成的异质性器官，这些细胞在切花菊叶片衰老过程中是否存在特定死亡时序及独特调控机制还不清楚。

研究团队借助台盼蓝染色辅助石蜡切片观察方法，对菊花采后不同时期叶片取样观察，发现菊花叶片衰老遵循“栅栏组织→海绵组织→韧皮部、保卫细胞→下表皮→上表皮”的精准时空死亡顺序，且栅栏组织和海绵组织细胞率先启动衰老的现象在拟南芥和番茄中存在保守性。

图1. 菊花采后叶片衰老伴随不同类型细胞有序死亡

对菊花叶片衰老过程中不同类型细胞表达的基因进行分析，发现海绵组织细胞差异基因主要富集在JA等相关通路。外源茉莉酸甲基（MeJA）处理显著促进叶片衰老及各类型细胞死亡，其中海绵组织细胞的死亡加速更明显，导致其先于栅栏组织成为最早死亡的细胞。故推测JA选择性地诱导海绵组织细胞死亡，而其他类型细胞加速死亡是海绵组织细胞死亡的次生效应，可能受JA间接调控。进而聚焦到叶片衰老过程中海绵组织细胞特异被诱导表达的JA生物合成相关的基因CmAOS和CmACX5。借助单细胞核转录组及ATAC-seq联合分析，挖掘到关键转录因子CmNAC055及其直接调控的下游基因CmNAC087，通过分子、生化、遗传等实验明确其直接结合调控CmNAC087并进一步促进CmACX5表达，诱导JA在海绵组织细胞积累和细胞死亡，进而揭示了海绵组织细胞特异NAC055-NAC087-ACX5转录级联模块调控内源JA合成进而诱导细胞死亡。

进一步研究发现，双子叶植物拟南芥和番茄叶片海绵组织也存在该转录级联模块；而单子叶植物叶片只有相对均一的叶肉细胞群，并没有栅栏组织和海绵组织之分，但同样观察到该转录级联模块调控叶肉细胞JA积累和细胞死亡，说明该调控机制在不同植物中存在保守性。

图2. 海绵组织细胞特异转录级联调控模块促进JA积累和细胞死亡

叶片是光合器官，为植物提供能量与养分。叶片衰老发生时机直接影响作物产量与品质。研究发现，借助茉莉酸合成抑制剂DIECA处理以靶向抑制海绵组织细胞死亡，可显著延缓切花菊、番茄和水稻叶片黄化，有效延长切花菊观赏期，延长番茄和水稻同化物积累时间，提高水稻产量。该研究率先从单细胞水平揭示了菊花采后叶片衰老不同细胞死亡时序及海绵组织细胞时空特异性转录调控机制，拓宽了对植物叶片衰老调控理论的认识，助力靶向细胞类群的新型保鲜技术研发。

园艺学院博士研究生宋憬为论文第一作者，博士研究生张钰铭为共同第一作者，陈发棣教授和王利凯教授为论文共同通讯作者。宋爱萍教授、蒋甲福教授、陈素梅教授、已毕业硕士研究生胡晓悦以及美国加利福尼亚大学邵正尧博士为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划及中央高校基本科研业务费等项目资助。

论文链接：

https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koag095/8544711

园艺学院

侯喜林教授团队构建不结球白菜高效、多功能原生质体平台

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不结球白菜（NHCC,Brassica campestris（syn.Brassica rapa）ssp.Chinensis）是我国重要的叶用蔬菜，但其稳定遗传转化与再生耗时久、工作量大，限制了其功能基因组学研究。开发一套高效、可规模化的遗传转化平台对于快速挖掘不结球白菜基因资源、评价基因功能等具有重要意义。

近日，《Plant, Cell & Environment》杂志在线发表了南京农业大学园艺学院侯喜林教授团队题为“A Protoplast‐Based Platform for Rapid and Efficient Gene Function Analysis in Non-Heading Chinese Cabbage”的研究论文，开发了组织和基因型非依赖的不结球白菜原生质体分离体系，并构建了整合蛋白亚细胞定位、蛋白互作验证、CRISPR/Cas9编辑预筛选以及高通量组学测序等多功能分析的高效研究平台（图1），为不结球白菜以及其他十字花科非模式蔬菜的功能基因组学研究提供了有效的工具。

图1. 基于原生质体的不结球白菜多功能平台构建

虽然稳定遗传转化在长期功能验证中仍然不可替代，但该原生质体平台为快速基因功能筛选与作用机制解析提供了一个高效且统一的技术框架，显著提升了不结球白菜功能基因组学研究的效率与研究深度。更为重要的是，该平台具有良好的可扩展性，可进一步推广至其他遗传转化体系构建困难的十字花科蔬菜，为复杂信号通路解析及分子设计育种研究提供了切实可行的技术路径与方法支撑。

南京农业大学园艺学院侯喜林教授和刘同坤教授为论文共同通讯作者，南京农业大学园艺学院白菜系统生物学实验室博士研究生王光鹏为论文第一作者，博士研究生徐新凤为论文共同第一作者，博士研究生渠天慧，杨东旭，卢宏杰，王惠玉（现工作单位为北京农学院），冉家俊（华中农业大学），李英教授等参与了这项研究。该研究得到了国家自然科学基金（32372698）、中央高校基本科研业务费专项资金（PY2026012）、江苏省种子产业振兴项目[JBGS(2021)015]、三亚市科技创新项目（2022KJCX80）、国家大宗蔬菜产业技术体系（CARS-23-A-16）以及江苏省高校优势学科建设工程资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1111/pce.70497

植物保护学院

张正光教授团队揭示稻曲病菌劫持水稻脂质信号实现“一箭双雕”的致病机制

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近日，南京农业大学植物保护学院张正光教授团队在国际权威学术期刊《Nature Plants》在线发表题为“Rice false smut fungus hijacks rice lipid signaling to manipulate floret development and immunity”的研究论文，该研究揭示了稻曲病菌通过分泌效应蛋白“劫持”水稻脂质信号操控小花发育和免疫的精妙机制，不仅为理解植物生殖发育与免疫的交叉对话提供了全新视角，更为稻曲病的绿色防控提供了重要的理论基础和潜在靶标。

稻曲病是水稻生产上的重大真菌病害，每年给我国造成巨大粮食损失，严重制约着我国水稻的稳产、高产和优产，威胁着我国粮食安全和食品安全。稻曲病菌主要侵染水稻的花器官，影响花粉活性，导致败育和秕谷率上升，但其背后的分子机制尚不清楚。

研究团队鉴定到一个关键质外体效应蛋白Sxp1，该蛋白在富营养环境及侵染早期被诱导表达分泌，在水稻中异源表达导致花粉活力下降和小穗不育，其敲除突变体致病力显著下降且不能抑制寄主免疫。进一步研究发现，Sxp1直接靶向水稻脂质转移蛋白LTPL113，该蛋白能够结合磷脂酸（PA）和磷脂酰丝氨酸（PS），对花粉发育和脂质介导的免疫反应均至关重要。Sxp1通过与LTPL113互作，精准破坏其与脂质的结合，从而同时阻断花粉外壁发育所需的脂质转运和免疫信号输出，实现“一箭双雕”的致病策略。

该研究揭示了一种长期以来被忽视的花器官特异侵染策略：病原菌并非简单抑制免疫，而是通过精准劫持宿主生殖发育过程，在“发育—免疫”的交汇节点实现系统性操控。这一发现将脂质信号置于植物免疫与生殖发育的交叉调控中心，突破了传统对单一免疫抑制的认知。在应用层面，研究为靶向农药研发及抗性材料创制提供了全新靶点。

图1. 效应蛋白Sxp1劫持水稻脂质信号，操控小花发育和免疫的工作模型

植物保护学院博士生徐原笛为论文第一作者，张海峰教授为通讯作者。张正光教授参与并指导了该研究工作，王一鸣教授、刘木星教授、李刚教授、杨雷云教授、刘昕宇副教授、吴婧妮实验师，以及陕西师范大学生命科学学院张美祥教授参与了该研究。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的资助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41477-026-02260-5

园艺学院

侯喜林教授团队揭示不结球白菜极端高温胁迫响应新机制

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近日，《Molecular Horticulture》在线发表了南京农业大学侯喜林教授团队题为“Fine-mapping revealsBcNAC153 act as a negative regulator controlling high temperature tolerance inBrassica rapa”的研究论文。该研究通过构建高密度遗传图谱，成功鉴定到一个调控不结球白菜高温耐受性的关键负调控因子BcNAC153，并系统解析了其在高温胁迫响应中的作用机制，为耐热蔬菜品种的分子育种提供了新靶点。

全球气候变暖趋势加剧，极端高温天气频发，对蔬菜作物的生长、产量及品质构成了严重威胁。不结球白菜（Non-heading Chinese cabbage，NHCC）作为一种喜冷凉气候的叶菜类蔬菜，其最适生长温度为15-20℃。当环境温度超过30℃时，其产量可下降25%-60%，叶片增厚变暗、口感品质下降等问题频发，严重制约了夏季生产。因此，挖掘不结球白菜耐热关键基因、解析其分子调控机制，对于培育耐热新品种具有重要意义。

高密度遗传图谱构建及候选基因定位

以高温耐受型自交系NHCC001和高温敏感型自交系NHCC002为亲本，构建了包含312个单株的F₂分离群体，并利用全基因组重测序技术构建了一张包含3608个bin标记的高密度遗传图谱，总图距为1156.88 cM，平均相邻标记间距仅为0.32 cM。基于该图谱，研究者在A01染色体上定位到一个主效QTL，可解释6.101%的表型变异。进一步通过转录组数据分析，筛选获得了一个响应高温胁迫的NAC转录因子家族基因，命名为BcNAC153。该基因在高温敏感材料NHCC002中的表达水平显著高于耐热材料NHCC001，提示其可能作为负调控因子参与高温耐受性调控。

图1. 遗传图谱构建及候选基因定位

BcNAC153负调控高温耐受性及其转录调控机制

通过在拟南芥和不结球白菜中进行过表达及瞬时转化实验，研究者证实BcNAC153的过表达导致植株高温耐受性显著下降，电解质渗漏率升高，表明BcNAC153是高温耐受性的负调控因子。进一步对BcNAC153启动子序列进行分析，发现耐热与敏感材料之间存在(AT)n插入变异，其中耐热材料中(AT)n插入数量较少（6-8个），而敏感材料中则较多（18-26个）。启动子活性分析表明，该(AT)n插入序列是高温响应所必需的关键顺式元件。通过酵母单杂交文库筛选及双荧光素酶报告实验，研究鉴定出转录因子BcMYB44可直接结合BcNAC153启动子并抑制其转录活性，且BcMYB44在耐热材料中的表达水平显著高于敏感材料，与BcNAC153的表达呈现相反趋势。

图2. BcMYB44可直接结合BcNAC153启动子并抑制其转录

图3. BcNAC153与BcCRK1相互作用

BcCRK1通过泛素化途径促进BcNAC153蛋白降解

为探究BcNAC153在高温信号通路中的调控机制，研究者通过酵母双杂交文库筛选获得其互作蛋白BcCRK1，并通过Pull-down、Co-IP及双分子荧光互补（BiFC）等多种手段验证了二者的相互作用。亚细胞定位结果显示，BcNAC153定位于细胞核和细胞膜，而BcCRK1主要定位于细胞膜。进一步研究发现，BcCRK1可通过26S蛋白酶体途径促进BcNAC153的泛素化降解。当使用蛋白酶体抑制剂MG132处理后，BcCRK1介导的BcNAC153降解被有效阻断，证实了BcCRK1在蛋白水平对BcNAC153的负调控作用。

图4. 高温胁迫下表型分析

BcNAC153调控下游衰老相关基因表达

通过构建热激诱导型过表达株系pHSP::BcNAC153，研究者发现该株系在高温处理后表现出更严重的萎蔫表型，电解质渗漏率显著升高且恢复能力减弱。相反，pHSP::BcCRK1过表达株系则表现出更强的耐热性。qRT-PCR分析显示，BcNAC153的诱导表达可显著上调叶绿素降解相关基因（NYC1、PAO1、SGR1）和程序性细胞死亡相关基因（CEP1、BFN1）的表达，同时下调活性氧清除相关基因（RbohD、CAT1、CAT2）的表达，揭示了BcNAC153通过影响叶绿素降解、程序性细胞死亡及活性氧积累等多个途径负调控高温耐受性的分子机制。

图5. BcNAC1531调控不结球白菜极端高温耐受性机制示意图

本研究首次在不结球白菜中系统揭示了BcNAC153作为高温耐性负调控因子的分子机制，不仅为不结球白菜耐热分子育种提供了重要的基因资源，也为其他蔬菜作物的耐热性改良提供了理论依据和新思路。

南京农业大学博士生厉恩铜、已毕业博士生刘高峰为论文共同第一作者，南京农业大学侯喜林教授和西南大学张子昕教授为共同通讯作者，南京农业大学为该成果的主要完成单位。南京农业大学李英教授、张昌伟副教授、刘同坤教授也对本研究提供了帮助。该研究得到了江苏省种业振兴项目[JBGS(2021) 064 and JBGS(2021) 015]、三亚科技创新项目(2022KJCX80)等项目的资助。

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1186/s43897-025-00208-5

园艺学院

黎星辉教授团队在茶树抗炭疽病研究中取得新进展

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近日，南京农业大学园艺学院茶学科研团队黎星辉课题组在《Plant Biotechnology Journal》杂志上在线发表了论文“Regulatory Mechanism of CsMYB1-CsMYB82/CsbHLH48-CsCAD4 Model for Resistance Against Colletotrichum gloeosporioides in Camellia sinensis”。该研究围绕茶树炭疽病抗感差异形成的分子基础，系统解析了由CsMYB1、CsMYB82、CsbHLH48和CsCAD4组成的转录调控模块通过调控木质素积累介导茶树炭疽病抗性的完整机制，为茶树抗病分子育种提供了关键靶点和理论支撑。

茶树（Camellia sinensis）是我国重要的叶用经济作物，炭疽病（Colletotrichum gloeosporioides）是茶树生产中常见且危害较重的病害之一，严重时会造成叶片病斑扩展、组织坏死和早期脱落，进而影响茶叶产量与品质。从宿主抗性机理出发提出更稳定、可持续的防控与抗性改良策略是茶叶产业亟需解决的茶学基础理论关键工作之一。苯丙烷代谢及其下游木质素沉积不仅参与细胞壁加固，还可影响病原侵入与扩展过程，是植物抗病反应中重要且复杂的代谢调控模块。尽管木质素参与抗病反应已被关注，但在茶树中仍缺乏木质素相关防御的关键转录调控网络及其导致品种间抗性差异的分子机制解析。为此，团队以抗病品种‘中茶108’和感病品种‘龙井43’为代表材料，结合前期研究转录组学分析，鉴定到茶树中参与调控木质素合成的MYB转录因子，解析了MYB，bHLH转录因子调控木质素合成参与茶树抗炭疽病的分子机制，构建了一个与茶树炭疽病抗性密切相关的转录调控模型。

该研究提出了一个较为清晰的茶树炭疽病抗性调控框架：在感病品种中，较低水平的 CsMYB1 难以有效抑制 CsMYB82，从而使 CsMYB82 及其互作伙伴 CsbHLH48 共同增强下游 CsCAD4 的表达，最终不利于木质素积累并提高病害敏感性；而在抗病品种中，较高水平的 CsMYB1 抑制了 CsMYB82–CsCAD4 这一促感病通路，从而维持较高木质素水平并增强抗病能力。该成果为解析茶树炭疽病抗感差异的分子基础提供了新证据，也为抗病育种中相关候选基因的挖掘与利用提供了理论参考。

CsMYB1-CsMYB82/CsbHLH48-CsCAD4模块介导茶树响应炭疽病的调控机制工作模型

南京农业大学园艺学院茶学科研团队钟山青年研究员韩蕊博士为论文第一作者，南京农业大学黎星辉教授为论文通讯作者。在读硕士王玉、本科生薛泽坤、魏望、黄启为教授、陈暄教授、王玉花教授、庄静教授、刘淑婧副教授等参与了本项研究。该研究亦获甘肃文县茶叶开发服务中心马世福研究员的悉心指导，以及园艺学院中心实验室马月花高级实验师在仪器使用方面提供的大力支持。该工作得到了国家重点研发计划、江苏省重点研发计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家自然科学基金、文县科技计划项目等资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/pbi.70659

  社会科学类  

公共管理学院

刘红光教授团队提出基于管理措施分类的中国耕地系统碳效应核算体系

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近日，南京农业大学公共管理学院刘红光教授团队在《Agricultural Systems》期刊上发表题为“Assessment of carbon emission and sink in Chinese farming systems: An accounting system based on management practice classification”的研究论文。该研究构建一个基于三维管理措施分类的耕地系统碳效应核算体系，以精准量化不同土地管理措施下中国耕地系统的碳效应。

本项研究在界定耕地系统碳效应核算边界的基础上，通过三维分类框架（作物选择、耕作方式、施肥方式），将耕地系统细化为10个异质化核算单元，对2004年至2024年间中国境内的田间试验文献进行了系统综述，获取本地化的直接碳排放和碳汇系数（包括稻田CH4、土壤N2O、土壤碳固碳速率及作物含水量等），并利用误差传播公式进行了不确定性评估；其它系数参考符合研究边界的国内文献或数据库。最后，应用该模型量化分析了中国35类综合管理管理措施的系统碳效应。

公共管理学院博士生董晓翠为第一作者，刘红光教授为通讯作者，公共管理学院郭杰教授共同参与该研究。本研究得到国家社会科学基金重点项目的支持。

马克思主义学院

冉璐老师在《Nature》旗下刊物发表研究成果

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近日，南京农业大学马克思主义学院冉璐老师以第一作者身份在《Humanities and Social Sciences Communications》发表题为“The paradox of time experience in the digital age and its roots”的研究论文。该刊是《Nature》旗下专注于人文社会科学的子刊，被SSCI和A&HCI收录，在全球人文社会科学领域具有重要影响力。

研究指出，亚里士多德、奥古斯丁、康德、黑格尔、柏格森等哲学家的思想脉络共同揭示了时间的本质——时间始终与人的主观体验、意识或心灵相联系，要么是意识本身的延展，要么是人感知世界的基本形式。然而，数字技术的加速逻辑打破了这一同一性。

该研究不仅回应了德国社会学家哈特穆特·罗萨（Hartmut Rosa）关于“社会加速”与“时间匮乏”悖论的经典命题，更通过将其置于哲学史视域中加以深化，拓展了社会加速批判理论的哲学根基。研究同时揭示了数字时代时间体验的三重悖论维度，丰富和补充了既有理论框架。

来源 | 南京农业大学新闻网、各学院官网

整理 | 科学研究院 毛竹、张洛

编辑丨融媒体中心 韩伯轩

责任编辑丨王璐

校对丨崔滢

审核丨许天颖

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