问题——寄生杂草长期威胁粮食生产，防控面临“有效与安全”两难。 寄生植物危害农业由来已久，其中列当科寄生杂草对多种作物造成持续压力。独脚金属寄生杂草尤为突出，可侵染高粱、玉米等重要作物，被国际学术界视为影响农业生产的重要生物灾害之一。由于寄生过程隐蔽、扩散迅速、治理成本高，全球每年造成的经济损失达百亿美元量级。如何在不影响作物生长的前提下提升抗寄生能力，是作物育种与绿色防控领域亟待解决的关键问题。 原因——独脚金“起跑线”来自作物信号分泌，传统路径易牵动作物生长。 研究表明，土壤中处于休眠状态的独脚金种子萌发，往往依赖宿主作物根系释放的信号分子——独脚金内酯（SL）。SL既能诱导寄生杂草萌发，也参与作物自身生长发育和逆境适应调控。以往防控思路多聚焦抑制SL合成通路，但该通路与作物正常生长紧密有关，简单压低SL水平容易带来株型、根系乃至产量等副作用，导致“抗寄生”与“保产稳产”难以兼顾。另外，农业生产中常见的磷素不足等土壤营养限制——也会影响SL相关生理过程——增加田间防控的不确定性。 影响——从“合成端”转向“外排端”，为抗寄生育种提供可操作的关键抓手。 在此次发布的成果中，于菲菲教授团队以高粱为研究对象，提出以“SL外排”作为突破口。通过多组学分析与功能验证，团队首次在国际上发现单子叶作物根部特异的SL外排转运蛋白SbSLT1和SbSLT2，并继续证明玉米同源蛋白ZmSLT1/2同样具备SL外排功能。研究还发现，不同类群作物的SL转运蛋白中存在保守的关键氨基酸位点，为跨作物推广应用提供了依据。 此外，团队首次揭示缺磷环境会促进作物SL外排，并解析了其分子机制。这个发现解释了贫磷条件下寄生风险可能上升的生理原因，也为将土壤养分管理与抗寄生育种合力推进提供了科学支撑。相关成果已在国际学术期刊发表，并引发多家国内外媒体与学术期刊关注与评述。 对策——以“控外排”替代“断合成”，在减寄生与保生长之间找到新平衡。 针对“既要抗寄生、又要保生长”目标，研究提出通过改造SL转运蛋白、降低SL外排量的抗寄生新策略。实验显示，相关基因功能被削弱后，作物根系SL分泌显著下降，独脚金种子萌发率随之降低；田间试验进一步表明，独脚金寄生率可降低67%至94%，作物产量损失减少约49%至52%。 这一策略的要点在于：不从源头大幅压低SL合成，而是针对“对外释放”这一关键环节进行精准干预，从而尽量减少对作物体内信号调控网络的影响，有望缓解传统策略带来的生长发育负担。同时，该策略也为新品种选育与绿色防控技术集成提供了明确的分子靶标和可量化的评价指标。 前景——面向国家重大需求，推动绿色育种与农业生态安全协同发力。 与会专家认为，寄生杂草问题本质上是农业生态系统中“作物—土壤—杂草”互作的结果。本次成果在基础机制与应用路径之间实现了更紧密的衔接：既提供了抗寄生育种所需的关键基因资源，也为不同土壤养分条件下的田间管理优化指明了方向。下一步，相关研究有望在高粱、玉米等作物中进一步拓展验证，并结合分子设计育种与精准农业措施，形成“抗寄生遗传改良+养分管理+综合治理”的系统方案。 发布会现场，于菲菲教授表示，寄生植物危害广泛且长期存在。找到抗寄生的关键基因“钥匙”，以更精准的遗传改良减少对化学防治的依赖，将为提升作物韧性、维护农业生态安全提供新的技术支撑。
在全球气候变化加剧、粮食安全形势更趋复杂的背景下，这项源自中国实验室的原创性突破，不仅反映了我国在农业基础研究领域的创新能力，也为粮食生产的绿色增效提供了新的思路。正如研究者所强调的，许多关键答案往往隐藏在细微的生命机制之中；将实验室发现转化为可落地的田间方案，正是当代农业科研需要持续推进的方向。