近日，福建农林大学林学院杉木研究团队的李明副教授、马祥庆教授等在杉木磷获取与利用机制研究方面取得系列重要进展，连续在Journal of Plant Ecology（植物生态学杂志）和Industrial Crops and Products（工业作物与产品）发表3篇高水平论文，从生态系统管理、基因型选育到蛋白修饰调控三个层面，系统揭示了在磷限制环境下杉木从根际调控到分子响应的磷获取与利用策略，为杉木人工林可持续经营与磷高效育种提供了重要的理论支撑与技术路径。

种内套种提升杉木人工林根际磷有效性：对可持续森林管理的启示

2025年9月30日发表于Journal of Plant Ecology的论文《Intraspecific underplanting enhances rhizospheric phosphorus availability in subtropical Chinese fir plantations: Implications for sustainable forest management》（林下套种同种树种增强亚热带杉木人工林根际磷有效性：对可持续森林管理的启示），通过在46年生杉木林中开展持续10年的四种林下套种模式（杉木种内套种, CF；套种木荷, CS；套种鹅掌楸, CL；套种木莲, CM）试验，发现“杉木种内套种”在根际有效磷、有机磷含量及微生物生物量磷等方面显著优于套种阔叶树。

研究进一步阐明，杉木种内套种主要通过微生物驱动的有机磷矿化来提升根际磷有效性，而有机酸分泌则辅助活化了矿物态磷。杉木种内套种在最小化种间竞争的同时，维持了更高的微生物生物量和磷酸酶活性，而套种阔叶树处理中养分竞争降低了微生物效率。研究提出，“生态位互补”的杉木种内套种作为一种可持续策略，可通过微生物驱动的有机磷矿化和有机酸介导的溶磷作用，形成“微生物驱动—有机酸辅助—酶促矿化”三位一体的根际磷活化机制，缓解亚热带杉木人工林林下套种早期阶段的磷限制问题，为多代连栽杉木林的地力维持和生态经营提供了可推广的营林新模式。

图1. Rhizosphere soil P availability and underlying mechanisms under different interplanting patterns for Chinese fir（不同套种模式下杉木根际土壤磷有效性及其潜在机制）

该论文第一作者为林学院李明副教授，菌草学院2024级博士研究生连萍萍（导师：范水生教授）为共同第一作者，马祥庆教授和范水生教授为论文通讯作者，林学院硕士研究生张馨予、马君姣、江予辉、程顺丹和胡霞副教授、吴鹏飞教授为论文的共同作者。该研究得到了国家自然科学基金项目《基于特异种质资源精准鉴定和GWAS关联分析的杉木磷效率性状遗传解析与良种选育》（32471906）和福建农林大学林学“双一流”学科建设项目的资助。

氮沉降与磷分布互作对杉木根系形态化学特性及养分效率的调控机制

2025年5月16日发表于Journal of Plant Ecology的论文《Synergistic Effects of Nitrogen Deposition and Phosphorus Distribution Patterns on Root morphological and chemical traits, and Nutrient Efficiency in Chinese Fir》（氮沉降与磷分布互作对杉木根系形态化学特性及养分效率的调控机制），通过模拟氮沉降（低N：48 kg·hm-2·a-1；高N：180 kg·hm-2·a-1）与磷空间分布格局（均质低磷 vs. 异质低磷），探究三种杉木无性系的生长与代谢调控规律，发现氮沉降通过“形态-酶促”轴重构根系养分觅食策略，且磷高效无性系优先通过根系增殖（而非有机酸分泌）利用空间异质性磷资源。

研究发现，在异质磷环境下，高氮沉降显著提升了杉木的地上与地下生物量，磷高效无性系尤为突出，其根长与根表面积明显增加。高氮沉降还诱导根系酸性磷酸酶（APase）活性增强，但抑制了有机酸总分泌量，该效应在均质低磷条件下更为显著。代谢组学分析进一步表明，氮输入重塑了根系分泌物组成：乳酸、丙二酸、琥珀酸和草酸比例上升，而莽草酸、奎宁酸与苹果酸下降。磷高效无性系主要依赖根系形态可塑性（如根长与表面积）以提升磷吸收效率（PAE）；磷敏感无性系则更多依靠酶促磷活化策略，但生物量积累受限。研究还发现，高氮条件下氮吸收效率（NAE）与PAE具有显著协同效应。据此，研究团队提出建议：（1）在高氮沉降区优先选育磷高效杉木无性系，以提高林分生产力；（2）构建异质磷分布的针阔混交林，以增强生态系统养分弹性。该研究为亚热带酸化土壤杉木人工林的精准育林与可持续经营提供了重要理论依据。

图2. Graphical Abstract（图形摘要）

林学院2022级已毕业硕士研究生张娅静（导师：李明副教授）为论文第一作者，李明副教授为论文通讯作者，林学院研究生斯雅丽、俱世博、姜婉滢、赵铭臻、刘静和Mulualem Tigabu教授、马祥庆教授为论文的共同作者。该研究得到了中央引导地方科技发展专项《磷高效利用杉木优良基因型的筛选及示范推广》（2024L3003）和福建省自然科学基金项目《低磷胁迫下不同磷效率杉木基因型对硝态氮添加的根系响应研究》（2022J01122）的资助。

组蛋白赖氨酸乙酰化修饰在杉木根系低磷胁迫响应中的作用

2025年9月16日发表于Industrial Crops and Products（工业作物与产品）的论文《Proteome-wide lysine acetylation profiling provides insights into the involvement of acetylation in the phosphate starvation response of Chinese fir roots》（蛋白质组水平赖氨酸乙酰化分析揭示乙酰化修饰在杉木根系磷饥饿响应中的作用），首次通过乙酰化修饰组学分析，在杉木根系中鉴定到201个乙酰化位点、185个差异修饰蛋白，发现“TCA循环、糖酵解和ABA信号通路”中关键酶（如ACO、SnRK2、MPK6等）的乙酰化水平在磷胁迫下发生动态变化。该研究从蛋白质翻译后修饰的全新视角，揭示了杉木应答低磷胁迫的深层调控网络，为解析杉木磷信号感知与代谢重塑提供了分子基础，也为通过修饰调控培育高抗逆杉木品种开辟了新路径。

图3. Diagram of acetylated proteins in TCA cycle, Glycolysis/Gluconeogenesis and fatty acid degradation pathways（低磷胁迫下杉木根系TCA循环、糖酵解/糖异生及脂肪酸降解通路中差异表达的乙酰化修饰蛋白）

林学院2023级博士研究生王淑冉（导师：李明副教授）为论文第一作者，马祥庆教授和李明副教授为论文通讯作者，林学院硕士研究生钟旻宸、张娅静、李亚超、陈凤林和Mulualem Tigabu教授、吴鹏飞教授为论文的共同作者。该研究得到了中央引导地方科技发展专项《磷高效利用杉木优良基因型的筛选及示范推广》（2024L3003）和福建省自然科学基金项目《低磷胁迫下不同磷效率杉木基因型对硝态氮添加的根系响应研究》的资助。

论文链接：

Journal of Plant Ecology: https://doi.org/10.1093/jpe/rtaf160

Journal of Plant Ecology: https://doi.org/ 10.1093/jpe/rtaf062

Industrial Crops and Products: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.121908

作者简介

第一作者

王淑冉，福建农林大学林学院2023级博士研究生，研究方向为森林培育理论与技术，以第一作者或共同第一作者在Industrial Crops and Products、Tree physiology、Genes等学术期刊发表论文3篇，以参与作者在植物生理学报、西北植物学报、分子植物育种等学术期刊发表论文3篇。

第一作者、通讯作者

李明，福建农林大学林学院副教授、博士生导师，长期从事杉木人工林高效培育及低磷胁迫响应机制研究，主持杉木领域国家自然科学基金3项，以第一作者或通讯作者Tree Physiology、Journal of Plant Ecology、Industrial Crops and Products、Plant and Soil、林业科学、生态学报等期刊发表论文40余篇。

通讯作者

马祥庆，福建农林大学林学院教授、博士生导师，中国林学会杉木专业委员会主任委员，享受国务院政府特殊津贴专家，长期从事杉木人工林高效培育和长期生产力维持技术研究。以第一作者或通讯作者在Plant Journal、Forest Ecology and Management、Gerdoma、Journal of Plant Ecology、生态学报、林业科学等期刊发表论文80余篇。

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本期编辑：李奕涵

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