以光温敏核不育为技术核心的两系杂交水稻在我国的年种植面积已超过500万公顷，成为水稻杂种优势利用的主要途径。但减数分裂期高温引发颖花退化和败育，并加剧“包颈”现象——穗部被旗叶鞘包裹，阻碍授粉，严重降低杂交制种产量。包颈主因茎节伸长不足，与赤霉素（GAs）和油菜素甾醇（BRs）缺乏相关。虽外源GA可促进穗颈伸长，但减数分裂期施用易引起节间非特异性伸长，导致茎秆变薄倒伏。BRs不仅能增强作物耐热抗旱性，减轻颖花退化，还可协同乙烯、脱落酸调控活性氧水平，并通过与GAs互作促进节间伸长。且有研究表明BRs能缓解开花期高温对水稻光温敏核不育系雌蕊的伤害，但BRs能否以及如何缓解减数分裂期高温对不育系颖花发育和节间伸长的不利影响的调控机制尚不清楚。

近期，扬州大学农学院杨建昌教授团队与浙江农林大学现代农学院、金华农业科学院及浙南作物育种重点实验室等单位共同完成的题为“Brassinosteroids mediate the effects of high temperature stress during meiosis on spikelet development and internode elongation in PTSGMS rice lines”的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 优先在线发表。

该研究采用盆钵土培，以水稻光温敏核不育系及其恢复系为材料，研究其在为期7天的减数分裂期高温（35/27°C，昼/夜温度，HT）胁迫下，幼穗和最上节间中主要BRs（24-表油菜素内酯（24-EBL）和28-高油菜素内酯（28-HBL））含量、生理胁迫标志物（过氧化氢[H₂O₂]和丙二醛[MDA]）以及抗氧化物（抗坏血酸[AsA]和过氧化氢酶[CAT]）水平的变化特点以及不同剂量BRs及其生物抑制剂对颖花发育、节间伸长、杂交种子产量小等的调控效应。

主要研究如下：与常温（NT）相比，高温胁迫显著降低了培矮64S中24-EBL和28-HBL含量分别达16%和15%，深08S中达20%和33%，扬稻6号中达15%和13%。高温胁迫下BRs含量较高的品系，其幼穗和最上节间中H₂O₂和MDA含量较低，CAT活性和AsA含量较高，颖花包颈率和穗部包颈率比较低，穗部包颈长度较短，颖花数较多，且与恢复系杂交后的种子产量、粒重、大小、结实率和受精率均较高。这些结果表明，较高的BRs水平提高了减数分裂期高温胁迫抗性。

图1 杂交制种量及其产量构成因素、包颈穗长、有效穗数、包颈穗率和包颈粒率间的相关分析（A），以及减数分裂期幼穗中内源激素含量与杂交制种量的相关分析（C）、最上部节间内内源激素含量与包颈穗长、有效穗数、包颈穗率和包颈粒率的相关性分析（D）、幼穗中活性氧水平和氧化能力与内源激素含量、杂交制种量的相关分析（E）、最上部节间中活性氧水平和氧化能力与内源激素含量、包颈穗长、有效穗数、包颈穗率和包颈粒率的相关分析（F）

外施BRs或及其生物合成抑制剂进一步证实BRs对高温胁迫的响应作：BRs显著降低包颈穗长、包颈穗率和包颈粒率，提高有效穗率。BRs生物合成抑制剂对以上参数的影响效应与BRs相反。

图2 不同浓度BRs及其生物合成抑制剂对包颈穗长度（A, E）、有效穗率（B, F）、包颈穗率（C, G）、包颈粒率（D, H）（J-R）的影响

此外，杂交子粒的粒长、粒宽也受到BRs的显著影响，这与其参与调控减数分裂期的颖壳发育（颖壳长度和宽度）息息相关。

图3 减数分裂期高温胁迫以及外源BRs对籽粒长度（A-D, G）、厚度（A-C, E H）、宽度（A-C, F, I），以及颖壳长度（J, L-N）、宽度（K, L-N）的影响

综上，BRs通过提高抗氧化剂和促生长激素水平、降低氧化胁迫和抑制生长激素水平来介导减数分裂期高温胁迫对幼穗发育和节间伸长的影响。

扬州大学农学院杨建昌教授以及浙江农林大学赵向前研究员为该文通信作者，陈静为该文第一作者。该研究获得国家自然科学基金（32272198、31872853、31871557）、浙江农林大学科研发展基金基金（2023LFR003）、2026年浙江省大学生（浙江农林大学）创新训练项目等项目资助。

Cite the article: Jing Chen, Xiaobo Bian, Chenxian Yuan, Huaxun Ye, Yongxin Zhang, Chenyu Rong, Feifei Li, Xiangqian Zhao, Jianchang Yang. 2026. Brassinosteroids mediate the effects of high temperature stress during meiosis on spikelet development and internode elongation in PTSGMS rice lines. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.07.030

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.07.030

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