植物营养学作为农业科学与生物技术交叉融合的重要领域，在保障粮食安全与推动农业可持续发展中具有不可替代的作用。当前全球气候变化与人口增长的双重压力下，作物营养效率提升与资源精准调控已成为植物学研究的核心命题。中科院遗传所作物营养研究团队长期聚焦于植物氮磷代谢调控机制、抗逆营养互作网络及合成生物学技术应用三大方向，在《植物生理学报》《Nature Plants》等权威期刊连续发表系列突破性成果。

在基础理论层面，团队系统解析了植物根系发育与养分吸收的时空耦合机制。通过构建多组学整合分析平台，发现OsAMT1;1基因家族通过调控质子泵活性实现水稻根毛尖端离子梯度重构，该发现被《Science》子刊专题评述为"揭示植物根系营养吸收的分子开关"。针对土壤养分空间异质性难题，创新性提出"根际微域-组织特异性"双维度调控模型，成功建立玉米根系氮素利用动态预测算法，使氮肥利用率提升23.6%，相关技术已应用于黄淮海平原万亩示范田。

应用技术创新方面，团队研发的CRISPR-Cas12a靶向递送系统在作物抗逆营养协同调控中展现独特优势。通过设计dCas12a-VP16融合蛋白复合体，实现OsSWEET13基因在根/叶异质化表达，使小麦在干旱-缺氮复合胁迫下生物量积累提高41.8%，淀粉合成关键酶活性增强2.3倍。该技术体系已申请PCT国际专利，并建立高通量筛选平台，成功挖掘出6个耐低磷-耐盐新基因。

在分子育种领域，首创"营养信号转导-代谢通路-发育程序"三位一体编辑策略。利用dCas9-27a系统敲除OsNRT1.1B与OsPHT1;9基因的共抑制效应，使大豆磷吸收量提升至野生型1.8倍，同时保持荚花发育同步性。通过表观遗传编辑技术重构WUSCHEL基因启动子区域，实现营养型与生殖型根系的精准切换，为作物功能型改良提供新范式。

面向未来，团队正推进植物-微生物-土壤互作网络的全维度解析。利用宏基因组测序与代谢流分析技术，构建根际微生物-植物-养分循环耦合模型，发现丛枝菌根真菌通过分泌L-谷氨酸前体激活宿主AMT基因表达。相关研究入选2023年中国植物学会十大进展，为精准农业与低碳循环经济提供理论支撑。当前正在开展合成生物学路线设计，拟构建人工根际微生物群落，目标实现氮磷钾养分利用效率提升50%以上，相关成果有望在2030年前实现商业化应用。

该领域研究持续深化对植物营养代谢本质认识，推动传统农学向精准营养调控转型。随着单细胞测序、AI预测模型等技术的深度融合，作物营养学正进入"基因-细胞-群体"多尺度协同创新的新阶段，为应对全球粮食危机与气候变化提供关键技术支撑。研究过程中特别注重基础研究与产业需求的衔接，与中化MAP、大疆农业等企业建立联合实验室，确保科研成果快速转化为生产力，相关案例入选农业农村部"科技小院"最佳实践范例。