近日，我院王震宇教授团队联合美国麻省大学Baoshan Xing教授在人工纳米材料驱动叶-根协同作用、显著提升水稻氮素利用效率方面取得重要进展，相关研究成果以“Nanotechnology-driven coordination of shoot–root systems enhances rice nitrogen use efficiency”为题发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）上。

水稻生产面临氮肥利用率低与环境污染的突出矛盾。全球作物氮肥利用率仅为40–60%，而中国水稻的利用率更低，大量氮肥流失导致水体污染与温室气体排放。在减施氮肥下保障产量，是实现农业绿色转型的关键。

该研究通过田间实验，从光合作用启动开始，逐级追踪叶-根-微生物-氮的连锁反应，系统评估了纳米硒（Se ENMs）在减氮条件下的环境和经济效应。研究发现，与减氮处理相比，减氮并施加Se ENMs可显著提高植株的净光合速率和叶片碳水化合物含量；碳水化合物转运关键基因表达量的上调，驱动了根系生长并富集有益微生物；土壤氮转化功能基因发生显著改变，硝化作用关键基因上调，反硝化相关基因受到抑制；水稻根系氮转运蛋白基因表达上调，氮肥利用效率显著提高。最终，在减氮30%的前提下，实现了稳产提质，环境负面影响减少41.0%，经济效益提升38.2%的显著效应，为现代农业“减肥降碳”提供了新策略。

王传洗教授为论文第一作者，王震宇教授和Baoshan Xing教授为论文的共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金创新研究群体项目、国际合作重点项目、优秀青年基金项目等资助。

《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（简称PNAS）创刊于1914年，是美国国家科学院的官方出版物。作为综合性科学期刊，其内容涵盖生物、物理、化学、医学及社会科学等多个学科领域，主要刊载世界尖端的研究报告、学术评论、观点展示等。

图1 论文题图

图2 Se ENMs协同增效与减排稳产的理论框架