穗发芽（Pre-harvest sprouting, PHS）是全球水稻生产中威胁产量与品质的重要因素之一。全球气候变暖与极端降水事件频发，使穗发芽从局部偶发性问题升级为水稻稳产高产的系统性风险。如何在确保播种出苗率的前提下提升穗发芽抗性，是当前水稻育种面临的现实难题。

针对这一科学问题，浙江农林大学曾大力教授团队系统梳理了水稻穗发芽调控的内源与外源因素，重点阐述了胚乳发育、激素互作与环境信号协同调控穗发芽的分子机制，分析了当前育种中提高穗发芽抗性的主要挑战，并提出了将分发育阶段的精准表型鉴定与智能设计育种相结合的改良策略，为水稻穗发芽抗性改良提供了理论框架与技术路径。近期，曾大力团队完成的题为“Regulation and breeding of pre-harvest sprouting resistance in rice”的综述ournal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表，该综述系统整合了近年来水稻穗发芽调控领域的关键研究进展。

主要发现：

胚乳发育决定穗发芽潜力的起始窗口

胚乳不仅是储藏营养的场所，更是决定萌发潜力的信号中枢。细胞周期调控因子OsKRP1/2影响胚乳细胞增殖，直接约束萌发能力的建立；糊粉层分化相关基因OsCR4、OsFIE1功能缺陷会显著提高穗发芽风险；淀粉与可溶性糖的组成比例受PHS8/ISA1、PFP1等基因调控，直接影响休眠深度与穗发芽易感性。上述发现表明，穗发芽的风险在灌浆期即已被“写入”胚乳发育程序。

ABA-GA拮抗是休眠与萌发的核心调控枢纽

成熟籽粒中，ABA是维持休眠的“刹车”，GA是启动萌发的“油门”，二者动态平衡决定穗发芽是否发生。综述系统梳理了ABA和GA合成、代谢、信号通路中的关键节点：ABA合成与信号增强（NCEDs、PYL-PP2C-SnRK2-ABI5通路）促进休眠维持，GA合成与信号激活促进萌发启动，而MFT、SD6/ICE2、OsOFP9、OsGA2ox9等新近鉴定的调控因子通过精细调控ABA-GA平衡在穗发芽抗性中发挥关键作用。

环境信号通过多重通路打破休眠

穗发芽的最终发生取决于环境信号是否突破了休眠阈值。持续降雨导致籽粒吸水，活性氧积累，ABA合成下调、代谢增强，GA/ABA比值上升；温度方面，低温通常维持休眠、高温促进萌发，但近年研究发现低温也可通过OsUBC12-SnRK1.1通路削弱ABA信号，表明温度与休眠的关系比传统认知更为复杂。

破解育种悖论需转向“阶段特异性调控”

成熟期需要保持休眠以防穗发芽，播种时又需要快速整齐萌发以确保出苗，这是穗发芽抗性育种的核心矛盾。综述明确提出，解决这一矛盾的关键路径是：分发育阶段的精准表型鉴定以区分“成熟期维持休眠”与“播种期启动萌发”的不同调控需求；GWAS、连锁分析与基因编辑相结合以筛选不同发育阶段特异作用的等位变异；人工智能辅助的多环境、多性状预测以提升选择效率；从“增强休眠”转向“阶段特异性调控”，用精准编辑手段微调激素阈值而非简单“一关了之”。穗发芽抗性育种的核心，不是找出更多基因，而是更合理地配置等位变异在发育阶段和农业场景中的应用。

浙江农林大学农学院曾大力教授和代丽萍副研究员为该论文的通讯作者，研究生尹子辉和李鑫瑶为本文共同第一作者。本研究得到国家重点研发项目（2024YFF1000400）以及浙江农林大学科研发展基金项目（2022LFR127、2024LFR002）的支持。

Cite the article: Zihui Yin, Xinyao Li, Jinwei Qi, Jiapin Huang, Chengyi Zhang, Xujie Chen, Kehui Zhang, Hui Wang, Chaohuang Tu, Chengfang Zhan, Xueli Lu, Guanghui Xiao, Hui Zhou, Liping Dai, Dali Zeng. 2026. Regulation and breeding of pre-harvest sprouting resistance in rice. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.07.014

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.07.014

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子5.7，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

支持单位：