近日，中国农业科学院棉花研究所李付广/葛晓阳研究员团队系统构建了“环境驱动型”植物繁殖可塑性的多维协同机制框架，阐明了植物通过整合外部环境信号与内源发育程序实现“适时、适度”繁殖的分子网络，为解析植物应对气候变化的适应性策略提供了系统性分子框架，并为智能育种设计奠定了理论基础。相关研究成果以“Ecological Adaptation Mechanisms Underlying Successful Plant Reproduction”为题发表在国际著名期刊《先进科学（Advanced Science）》（中科院一区TOP期刊，五年影响因子15.6）上。

作为固着生物，植物无法主动规避不利环境，在漫长的自然选择与人工驯化过程中，演化出高度灵敏的环境感知系统与精密的时空调控网络，能够精确监测光照、温度等外界因子的细微波动，并将其转化为清晰的发育指令，确保在最佳发育阶段启动繁殖程序，保障物种的延续。这种“环境驱动型”繁殖可塑性，是植物在多变环境中得以存活和繁衍的关键策略。

该研究从“环境信号感知—内源网络调控—繁殖输出”三个维度，系统分析了从成花诱导，花器官形成，配子体发育到受精的整个繁殖过程中外部信号（如光照、温度）与内源调控因子（如植物激素、转录因子、小肽、类受体激酶）之间复杂的协同作用机制。开花诱导阶段，植物整合转录因子、表观遗传重塑、非编码RNA、植物激素、光受体及相分离蛋白等六条信号通路，构成温度介导开花的多层次调控网络。从花发育到受精完成过程，小肽和受体激酶构成了细胞间通讯的核心枢纽：由CLV3小肽和WUS转录因子构成的反馈回路如同一把精密的“分子标尺”，精准度量并控制花分生组织大小；而在受精环节，花粉管与雌蕊通过RALF-FER等信号通路展开“分子博弈”，既保证精子适时释放，又建立多精入卵的屏障，并在受精失败时启动补救机制。该研究还提出了植物繁殖生物学的重要科学问题及育种方向：一是植物相分离蛋白响应光温信号，但在作物中的功能探索尚属起步，通过靶向蛋白工程手段改造开花调控因子的相分离特性，有望为早熟性状改良提供超越传统遗传学方法的新路径；二是亟须挖掘集成作物早熟、抗逆与高产性状的优异等位基因与创新调控策略，提升育种利用价值；三是利用单细胞转录组、空间转录组等高分辨率技术，有望解析不同发育阶段及组织器官协同响应环境信号的动态机制；四是建立“基础理论–田间应用”闭环验证体系，结合高通量表型组与环境监测技术，加速基础研究成果向农业生产力转化，为设计适应性强、产量稳定的作物奠定基础。研究成果不仅为理解植物应对气候变化的适应性策略提供系统性的分子框架，更为棉花等作物的早熟、抗逆性状改良提供研究思路。

该研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程、中国博士后特别资助项目等资助。中棉所博士后、曲阜师范大学赵航副教授为该论文第一作者，中棉所葛晓阳研究员、李付广研究员为共同通讯作者。

原文链接：http://doi.org/10.1002/advs.202520550

类受体激酶介导的生殖发育信号通路