2026年7月8日，2025年度国家科学技术奖在京揭晓。中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究员领衔的“植物-微生物共生的机理”项目荣获2025年度国家自然科学奖二等奖。

项目简介

菌根共生与根瘤共生促进植物高效获取土壤氮、磷等营养。丛枝菌根共生程序演化出豆科植物-根瘤菌固氮体系，其中根瘤器官形成是演化的关键环节。研究菌根共生和根瘤固氮机制是生命科学领域的重大前沿命题，对推动有益微生物的农业应用、发展绿色农业至关重要。本项目聚焦植物-微生物共生领域中亟待突破的核心机制解析，在植物-菌根共生的营养交换与调控、根瘤形成与演化机制等方面取得系统性、原创性研究成果，包括：

1）颠覆传统“糖”营养理论，建立菌根共生营养交换及调控的共生新理论：植物与菌根真菌之间碳源和无机营养的交换是定义菌根共生的核心特征，是菌根真菌农业应用的关键。本项目发现脂肪酸才是植物传递给丛枝菌根真菌的主要碳源，颠覆了菌根共生领域以“糖”为核心的传统碳源营养交换理论，突破了“菌根真菌体外培养及应用”的关键理论环节（Science, 2017）。

2）破解菌根共生“自我调节”的科学难题：本项目揭示了低磷胁迫响应模块SPX-PHR 是植物-菌根真菌共生中脂肪酸和磷营养交换调控的核心，破解了困扰学界50 多年的菌根共生“自我调节”科学难题的分子机制，为优化菌根共生关系、培育磷高效利用作物提供了理论指导（Cell, 2021 封面）；发现并命名菌根因子受体OsMYR1，揭示OsMYR1 在低磷条件下通过竞争性结合共受体OsCERK1 决定共生和免疫信号特异输出的分子机制，拓展了人类对“植物如何区分共生与病原微生物”认知的边界（Mol Plant, 2019 封面；Proc Natl Acad Sci USA, 2021）。

3）阐明豆科植物根瘤器官发生及演化的遗传基础：证明DELLA 蛋白是连接根瘤共生信号通路上下游的关键环节（Nat Commun, 2016 封面），发现干细胞程序控制关键基因SHR-SCR 在豆科植物皮层表达，赋予豆科植物根皮层细胞有丝分裂的能力，使其区别于非豆科植物，是菌根共生向根瘤共生固氮演化的关键，回答了“为什么豆科植物能结瘤固氮”这一百年未解之谜，为非豆科作物共生固氮改造奠定了基础（Nature, 2021）。

研究成果被认为是领域开创性工作，入选2017 年和2021 年度中国农业科学重大进展，3 篇植物-微生物营养交换与调控的论文被编入教育部“101 计划”核心教材《微生物学》。代表性论文中4 篇入选ESI 高被引论文，3 篇为封面论文，被引用共计1432 次，其中他引为1315 次，单篇最高他引次数631 次，并被Science、Nat Plants 等撰文评述、F1000 多次推荐。目前，本项目已获得2024年上海市自然科学奖一等奖。项目负责人获得首批新基石研究员、中国青年科技奖、CSPB 杰出青年科学家奖、谈家桢生命科学创新奖等奖励，受邀为Cell、Annu Rev Plant Biol 等权威期刊撰写综述或年评，担任第五届国际分子菌根大会主席和第七届国际植物-生物互作大会共同主席，在国际大会做主旨及大会特邀报告共30 余次，引领了国际植物-微生物共生领域研究的革新式发展。

项目负责人王二涛研究员