摘要：水稻是全球最重要的粮食作物之一，其产量和品质直接关系粮食安全。籽粒灌浆是水稻生殖生长的核心阶段，涉及碳水化合物从“源”器官 (叶片、茎秆) 向“库”器官 (籽粒) 的高效转运与储存。稻穗中不同位置籽粒 (如强势粒与弱势粒) 的异步灌浆，以及环境胁迫对灌浆效率的

水稻是全球最重要的粮食作物之一，其产量和品质直接关系粮食安全。籽粒灌浆是水稻生殖生长的核心阶段，涉及碳水化合物从“源”器官 (叶片、茎秆) 向“库”器官 (籽粒) 的高效转运与储存。稻穗中不同位置籽粒 (如强势粒与弱势粒) 的异步灌浆，以及环境胁迫对灌浆效率的影响，都会制约着水稻产量和品质的进一步提升。植物激素 (如生长素、细胞分裂素和脱落酸) 在谷粒发育中的动态变化通过激素合成、代谢和运输的调控，影响灌浆速率和籽粒产量。外源施加激素或调控其水平可显著改善弱势粒的灌浆效率和产量品质。近年来，在淀粉生物合成通路解析、韧皮部装载机制阐明、非生物胁迫应答网络构建及籽粒发育关键转录调控因子鉴定等方面取得较大进展。系统梳理这些研究成果，不仅可揭示“源-库”互作中激素信号与遗传调控网络的耦合机制，更能为设计“理想灌浆”水稻新品种提供关键靶基因和理论框架，对实现作物高产稳产具有重要意义。

近日，JIPB在线发表了由湖南农业大学农学院/岳麓山实验室水稻品种创制中心叶能辉教授团队与香港浸会大学张建华教授团队联合撰写的题为“Carbohydrate flow during grain filling: Phytohormonal regulation and genetic control in rice (Oryza sativa)”的综述文章 。该文章系统阐释了水稻籽粒灌浆过程中碳水化合物动态流转的分子图景，重点揭示了生长素、细胞分裂素、脱落酸等植物激素通过时空特异性调控网络协调“源-库”器官碳水化合物分配的关键机制。

图1. 水稻籽粒发育与激素平衡的示意图

在这篇综述中，作者首先描画了水稻籽粒发育和成熟过程的时间图谱，系统总结了植物激素平衡与关键发育进程的关系，强调了IAA/ABA/CTK的积累对籽粒灌浆的促进作用 (图1A)。在此基础上，作者进一步在植物生理学上总结了强弱势粒籽粒异步灌浆与植物激素积累的关系，并指出强/弱势粒可作为系统研究籽粒灌浆机制的理想理论模型。

图2. 谷物灌浆和发育过程中碳水化合物运输与代谢的示意模型

协调的“源-库-转运”系统控制着作物产量形成过程中的谷物灌浆效率。源器官 (主要是功能叶和衰老的叶鞘) 通过光合同化和再流动为作物提供碳水化合物和养分。叶片作为核心的源器官，不仅驱动光合碳固定，还通过衰老动态调节同化物的分配，对谷物灌浆产生重要影响。作者系统阐述了从籽粒发育时期源器官中碳水化合物再动员、糖动员和蔗糖运输流、库器官中的糖转化和淀粉合成的关键过程，详细介绍直接参与“源-库-流”碳水化合物流动最终影响籽粒灌浆和产量合成的关键限速酶和关键基因 (图2)。

图3. 水稻籽粒灌浆和碳水化合物分配的遗传调控网络示意图

文章归纳总结了近些年克隆的水稻籽粒灌浆的关键调控基因，并绘制出以“源-库-转运”系统为骨架的关键遗传调控网络 (图3)。最后，文章对未来研究方向进行了展望，指出需要重点突破传统单一分子机制研究的局限性，系统关注转录因子与激素信号的互作机制、胚乳-胚间互作网络、库强-抗逆性协同优化的分子基础。未来可为精准操纵激素时空分布以协调源-库关系，设计抗逆与高产协同通路，为作物“设计型育种”提供理论框架。

湖南农业大学农学院/岳麓山实验室水稻品种创制中心青年教师刘伯涵博士为该论文第一作者，叶能辉教授和张建华教授为共同通讯作者。该论文得到了国家自然科学基金 (32301739、32171927)、香港研究资助局项目 (12105824、12103220、 12101722)、湖南省“三尖” (湖湘青年科技人才) 创新人才工程项目 (2024RC3182) 以及湖南省自然科学基金重点项目 (2025JJ70111) 的资助。

文章引用：

Liu, B., Meng, S., Yang, J., Wu, J., Peng, Y., Zhang, J., and Ye, N.(2025). Carbohydrate flow during grain filling: Phytohormonal regulation and genetic control in rice (Oryza sativa). J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13904

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来源：农村艳阳天