2026年4月，ob体育试玩赵航副教授与中国农科院棉花研究所合作，在国际知名期刊《Advanced Science》（五年影响因子15.6）上发表了题为“Ecological Adaptation Mechanisms Underlying Successful Plant Reproduction” 的论文（原文链接：//doi.org/10.1002/advs.202520550）。该论文从“环境信号感知—内源网络调控—繁殖输出”三个维度，系统构建了“环境驱动型”植物繁殖可塑性的多维协同适应机制，阐明了植物如何通过精密的分子调控网络整合外部环境信号与内源发育程序，实现“适时、适度”的繁殖成功，为理解植物应对气候变化的适应性策略提供了全新的系统性分子框架。
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，并将其整合为清晰的发育指令，确保在最佳发育阶段启动繁殖程序，确保物种延续。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。
图1 温度介导植物开花的调控网络
该研究系统分析了植物从成花诱导、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六条信号通路，构成温度介导开花的多层次调控网络，并在此基础上阐明植物整合光温信号诱导开花新机制。从花器官发育到受精完成的后续过程中，小肽和受体激酶构成了细胞间通讯的核心枢纽：CLV-WUS反馈回路如同一把精密的“分子标尺”，精准度量并控制着花分生组织的大小；而在受精环节，花粉管与雌蕊通过RALF-FER等信号通路展开精妙的“分子博弈”，既保证了精子的适时释放，又建立了防止多精入卵的屏障，并在受精失败时启动补救方案，保障种族延续。
图2 类受体激酶介导的生殖发育信号通路
该研究进一步提出了植物繁殖生物学的重要科学问题及育种应用方向：一是植物相分离蛋白响应光温信号从而调控繁殖过程，但其在作物中的功能探索尚属起步阶段，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全新路径；二是尽管开花基因及相关理论已成功应用于早熟品种创制，但这些改良往往以牺牲产量或抗逆性为代价，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，更为作物的早熟、抗逆性状改良提供研究思路。
曲阜师范大学赵航副教授、中棉所葛晓阳研究员、李付广研究员为该论文共同通讯作者。曲阜师范大学为第一署名单位和通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金特别资助项目、中国农业科ob体育试玩科技创新工程、财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系、山东省自然科学基金等项目资助。
ob体育试玩一向重视青年骨干人才的培养工作，建立、健全学科队伍建设。本研究通讯作者赵航副教授于2020年入职ob体育试玩，主要从事作物早熟育种及多性状协同改良相关研究。近五年以通讯/第一作者（含共同）在Nature Communications (2025)、Trends in Plant Science (2023)、Advanced Science (2025、2026)、Plant Cell (2026)、Plant Biotechnology Journal (2024、2025)，New Phytology (2022、2023)、Plant Journal (2024)等期刊发表学术论文多篇。主持国家自然科学基金、山东省高等学校优秀青年创新团队、山东省自然科学基金、中国博士后特别资助、中国博士后面上等项目。
（撰稿：赵航 初审：李玉建 复审：王庆贵 终审：李志广）
