9月5日，山东大学生命科学学院白明义/樊敏教授团队联合中科院遗传与发育生物学研究所肖军研究员团队在国际权威学术期刊Nature Plants上在线发表题为“Nitrogen Enhances Post-Drought Recovery in Wheat by Modulating TaSnRK2.10-Mediated Regulation of TaNLP7”的最新研究成果。首次揭示硝酸盐通过解除脱落酸（ABA）信号核心激酶TaSnRK2.10-4A对硝酸盐信号关键转录因子TaNLP7-3A的抑制，驱动小麦干旱胁迫后快速恢复的分子机制。该研究建立了水氮协同调控植物生长发育的新体系，揭示了水氮耦合促进小麦生长的新机制，为农业水肥一体化管理提供了重要理论依据和技术支撑。

干旱是制约作物产量的首要环境胁迫因素。随着全球变暖导致干旱频发，作物在干旱后的恢复能力已成为决定产量的关键。目前研究大多集中于作物如何抵抗干旱，但对干旱后如何恢复生长却关注较少。氮肥是促进植物生长和增强抗逆性的核心营养元素，但其在干旱恢复过程中的作用尚不明确。解析氮肥如何调控作物干旱后恢复的机制，对于通过科学施肥和品种改良来保障粮食安全具有重要的理论与实践意义。

为探究氮肥在干旱后恢复中的关键作用，该研究发现干旱后复水时施用硝酸盐显著促进了其生长恢复。转录组分析揭示了硝酸盐主要通过双重调控加速恢复：一方面促进生长相关基因，特别是光合作用和生长发育相关基因的表达；另一方面抑制胁迫响应基因，尤其是ABA信号通路相关基因。干旱显著诱导TaSnRK2.10的表达，干旱复水后其表达逐渐下降，硝酸盐处理进一步加速了这一过程。遗传证据表明，过表达TaSnRK2.10-4A的植株虽增强抗旱性，但在旱后复水并补充氮肥时恢复能力显著弱于野生型，说明ABA信号的适时“关闭”对恢复至关重要。

（a, b）硝酸盐对存活率的影响。（c, d）硝酸盐促进小麦干旱后恢复。（e-i）硝酸盐增强了复水对基因表达的促进作用。

NLP7 作为硝酸盐感受器，是硝酸盐信号转导通路中的关键转录因子。该研究发现TaSnRK2.10-4A能直接结合并磷酸化TaNLP7-3A进而抑制其核定位及转录活性。而硝酸盐的关键作用在于抑制TaSnRK2.10激酶活性并促进其降解，从而解除对TaNLP7的抑制，释放后者对下游初级氮响应基因表达的激活能力。

该研究进一步发现TaSnRK2.10-4A基因本身的自然变异能够影响小麦对氮素的响应和抗旱性。通过对202份小麦材料进行分析发现携带Hap-I品种的硝酸盐响应更高，而携带Hap-II的品种表现出更强的抗旱能力。

硝酸盐通过TaSnRK2.10-TaNLP7途径促进小麦干旱后恢复的工作模型。

总之，该研究系统阐明了氮素驱动小麦干旱后恢复的分子机制：硝酸盐通过抑制TaSnRK2.10-4A的活性，解除其对TaNLP7-3A的磷酸化抑制，从而促进TaNLP7的转录活性激活硝酸盐响应相关基因的表达。这一发现不仅深化了对植物环境适应智慧的理解，更为设计“抗逆-高效”协同提升的作物新品种提供了关键靶点，有望在保障干旱胁迫下粮食稳产的同时，推动资源节约型农业的发展。

山东大学生命科学学院博士研究生牟俊仪为论文第一作者，山东大学生命科学学院白明义教授、樊敏副教授和中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军研究员为论文共同通讯作者，山东大学夏光敏教授和山东省农业科学院作物研究所李根英研究员对该课题给予重要指导。本研究获得国家自然科学基金和山东省良种工程项目资助。

白明义教授团队长期致力于植物养分高效的分子机制、植物激素和环境因子调控植物养分利用的分子机理以及小麦高产抗逆的新种质创制研究，主持包括国家杰青、国家区域创新联合、国际合作、山东省良种工程等十余项国家级和省部课题，先后在Nature Plants、Nature Communications、Plant Cell等国际主流学术期刊发表60余篇，被引用6200多次，多篇为ESI高被引或被F1000推荐。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-025-02083-w