铁是维系生命的基石元素，却也是困扰全球粮食安全的隐形难题。虽然地壳中铁储量丰富，但在占全球可耕种面积30%以上的中性或碱性土壤条件下，铁主要以难溶性氧化物形式存在，生物有效性极低。这一矛盾直接导致农作物缺铁，致使全球超过20亿人因植物性食物铁含量不足而陷入“隐性饥饿”——一种难以察觉却严重危害健康的微量营养素缺乏症。长期以来，科学界认为植物仅依靠两套独立系统应对缺铁：机理I（还原机制）与机理II（植物铁载体螯合机制），但这一传统二元框架的完整性正受到根本性挑战。

2025年12月15日，国际顶级学术刊物《自然植物》（nature plants）在线发表了中国农业大学左元梅课题组和南京农业大学韦中课题组合作的前瞻性观点文章“Integrating microbial siderophores into concepts of plant iron nutrition”，首次系统性提出植物铁吸收的“第三机制”（机理III），将根际微生物从辅助角色提升至与植物自身机制并重的核心地位。我所青年教师王男麒副研究员作为共同第一作者参与了这项研究。

该研究整合分析300余篇文献, 揭示了一个长期被低估的科学事实：根际微生物分泌的铁载体——一类对三价铁具有超强亲和力（稳定常数可达10²³-10⁴⁹）的小分子化合物——通过形成微生物铁载体—三价铁复合物，成为植物获取土壤难溶性铁的关键介质。这一发现从根本上突破了植物铁营养研究的传统范式，标志着该领域从"植物中心论"向"植物-微生物共生体"理论的范式转换。

研究团队系统梳理了机理III的作用机制,将其归纳为五种吸收途径，分为间接与直接两大类型：

间接吸收：（1）机理I 植物还原微生物铁载体—三价铁复合物为二价铁后吸收利用；（2）机理II 植物通过配体交换，抢夺微生物铁载体-三价铁复合物的铁，形成植物铁载体-三价铁复合物，再被铁载体-三价铁复合物吸收蛋白YS1/YSL家族吸收。

直接吸收：（3）通过YS1/YSL转运蛋白家族特异性识别吸收；（4）经胞吞作用将复合物整体内化；（5）借助其他未知转运蛋白系统摄取。

研究特别强调，由于多数微生物铁载体-三价铁复合物具有极高的氧化还原电位和稳定常数，植物难以通过还原或配体交换方式获取其中的铁，直接吸收途径才是机理III的主导机制。这一判断颠覆了以往对微生物铁载体仅起“辅助溶解”作用的认知。

这项理论创新具有深远的科学价值与应用前景。机理III的确立完善了植物铁营养的理论体系，建立起“植物-微生物铁营养共同体”的全新认知框架，为根际互作研究开辟了整合性研究范式，并为全球学者指明了微生物铁载体的植物识别机制、不同作物基因型的吸收差异、根际微生物组调控规律等关键攻坚方向。在应用层面，该发现为应对“隐性饥饿”提供了全新策略——通过优化根际微生物组成、开发微生物铁肥或培育高效利用微生物铁载体的作物品种，有望让农作物在贫铁土壤中“主动掘金”，从源头提升粮食铁营养含量，助力联合国“零饥饿”可持续发展目标的实现。

论文由中国农业大学资源环境学院顾少华研究员与我所王男麒副研究员担任共同第一作者，南京农业大学草业学院院长韦中教授与中国农业大学资源环境学院左元梅教授为共同通讯作者。研究汇聚了国内外顶尖学者,包括张福锁院士、沈其荣院士、瑞士苏黎世大学定量生物医学系微生物组与人类病原体进化首席科学家Rolf Kümmerli教授、华南农业大学王天琪副教授及南京农业大学博士生郑怡然等；浙江大学郑绍建教授和日本冈山大学马建峰教授为研究提供了重要学术建议。

该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、教育部先导项目以及瑞士国家科学基金等基金项目的支持。