硅(Si)是影响植物抗性最为重要的元素之一，它可以广谱提高作物对多种非生物胁迫(干旱、盐胁迫、重金属、极端温度、紫外线等)和生物胁迫(病虫害)的抗性。硼(B)是植物生长发育必不可少的微量元素。镉(Cd)是污染人类食物最常见的高毒性重金属。大米是人类摄入镉的主要来源，“镉大米”成为百姓最关心的食品重金属污染事件。最大限度地降低水稻中镉的积累是减少重金属镉对人类危害的关键。公司作物抗性与化员工态学研究团队最新研究发现，施硼和硅显著降低水稻中镉积累和毒性，同时供应硼和硅表现出更好的缓解效果。施硼和硅可以大大增加水稻的抗氧化能力，降低镉对水稻的毒害。镉处理显著诱导镉转运蛋白基因OsHMA2，OsHMA3，OsNramp1和OsNramp5的表达，而施硼和硅可以显著降低这些镉转运蛋白基因表达，减少水稻对镉的吸收与转运，进而减轻镉的积累和毒性。研究首次系统研究硼对水稻重金属毒害的影响，并发现硼和硅对缓解水稻重金属毒害有协同作用。该研究为减少镉在大米中的积累和毒害提供了新的途径，相关成果“Effects of boron, silicon and their interactions on cadmium accumulation and toxicity in rice plants”发表在Journal of Hazardous Materials (2019, 367: 447-455)(doi: 10.1016/j.jhazmat.2018.12.111)(五年IF 6.5, 环境科学1区)。

氮是影响水稻及其害虫生长发育最为重要的元素，作物生产施用最多的肥料就是氮肥。草食动物啃食会激发植物启动茉莉酸(jasmonate，JA)信号转导途径，进而引发全身防御反应，JA 信号在植物抗虫中的关键作用已经有大量的研究，但是关于JA信号如何调节主要作物体内营养状况(特别是氮素营养)以响应虫害胁迫却鲜为报道。该团队在 Plant Cell and Environment (2019, 42:659–672)(五年IF 6.1, 植物科学1区)发表了一篇题为“The roles of jasmonate (JA) signaling in nitrogen uptake and allocation in rice (Oryza sativa L.)”(doi: 10.1111/pce.13451)的研究论文，揭示了JA信号传导对水稻氮素吸收和分配的影响。该研究利用茉莉酸甲酯处理(MeJA)与(¹⁵NH₄)₂SO₄标记实验相结合，发现外源施用MeJA导致根中¹⁵N的吸收显著降低，并且¹⁵N从根到叶的转运明显减少。进一步通过蛋白质组学分析和 RT-qPCR 检测发现 MeJA 处理后，水稻根系的 GS1; 2(glutamine synthetase cytosolic isozyme 1-2)和 NiR(ferredoxin-nitritereductase)在蛋白质水平和转录水平均显著受到抑制，并且水稻根系中和硝酸盐/铵态氮转运相关的基因表达水平显著下调，进而抑制水稻根系中氮素的吸收和同化。该研究还发现， MeJA 的处理会导致内源未标记的¹⁴N 从叶片到根部的再活化，促进根中¹⁴N 的积累，表明植物可能通过营养资源分配影响系统防御策略。该研究还表明，MeJA 处理会导致质体分解和谷氨酸脱氢酶 GDH2 上调，进而促进叶片中N的释放，有利于植物在缺氮条件下产生防御性蛋白质/化合物。该研究明确了茉莉酸信号对水稻氮素吸收和分配模式的影响，并进一步探索了JA介导的氮分配调控机制，对认识植物生长与防御的协调进化机制具有重要意义。

蚯蚓是重要的腐生型无脊椎动物，在土壤肥力和养分循环中发挥重要作用。该团队发现蚯蚓肠道中微生物多样性丰富，特别是解硅细菌(SSB)显著高于周围土壤。从中分离的解硅细菌接种到土壤后大大提高了土壤中可溶性硅含量，增加了玉米植株对硅的吸收和积累，促进了玉米幼苗生长。研究揭示了蚯蚓肠道微生物在土壤硅风化中的重要性，开辟了寻找溶解硅细菌以及增加农业土壤硅可利用性的新途径。相关成果“Earthworm gut bacteria increases silicon bioavailability and acquisition by maize”发表在Soil Biology and Biochemistry上(2018, 125: 215-221)(doi: 10.1016/j.soilbio.2018.07.015)(五年IF 5.4, 土壤科学1区)。

此外，该团队近期还在昆虫学1区期刊Pesticide Biochemistry and Physiology上发表2篇论文揭示了广食性害虫棉铃虫和斜纹夜蛾对农药和植物化感物质的抗性形成机制（2019, 154:32-38 . doi: 10.1016/j.pestbp.2018.12.009；2019, 154: 60-66. doi: 10.1016/j.pestbp.2018.12.006）。