水稻种子的发育直接影响作物产量与稻米品质，其中胚与胚乳的协调生长是保障种子活力的核心环节。约30年前，科学家发现一种名为eml1的无胚水稻突变体，虽作为研究胚-胚乳互作的理想模型且具备温度敏感特性，但其遗传机制长期未明。

近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所步青云教授团队取得突破性进展，成功鉴定出调控无胚水稻形成的关键基因OsBZR4，并揭示其分子调控路径。相关成果于7月26日发表于国际权威期刊《自然通讯》。

研究证实，OsBZR4是种子发育的核心调控因子。基因突变可导致60%-100%的水稻植株产生无胚种子。进一步分析发现，OsBZR4特异性表达于盾片与胚乳交界处，通过抑制YUC4和PIN5b基因，精准调控早期种子发育中生长素的分布水平。实验表明，外源施加生长素或过表达YUC4基因会显著增加无胚种子比例，而使用生长素转运抑制剂NPA则可降低该比例。

针对突变体的温度敏感性，研究揭示了高温通过激活OsPIL13基因，促进YUC4转录及生长素积累，进而加剧无胚性状的级联反应机制。这一发现首次阐明了温度调控无胚性状的分子路径。

值得关注的是，将bzr4突变等位基因导入ZJ10、ZJ11等优良水稻品种后，不仅未影响产量，反而显著提升了稻米耐储性。研究团队提出，通过靶向调控OsBZR4基因，可培育出兼具高能量储备与优良储存特性的热敏型无胚水稻新品种，为应对气候变化下的粮食安全提供创新解决方案。

该成果不仅深化了对种子发育机制的科学认知，更为水稻遗传改良开辟了新方向，对保障国家粮食安全具有重要意义。

更多信息： Zhenyu Wang 等，OsBZR4 调控水稻温度依赖性胚胎发生，《自然通讯》(2025)。