2025年11月1日，我院刘巧泉教授团队在植物生物技术领域知名期刊 Plant Biotechnology Journal 上在线发表了题为“The BBM2-BZR4-GrxC2.2 Module Regulates Rice Embryogenesis Independently of the BR Pathway”的研究论文。该研究鉴定出一个不依赖于经典油菜素甾醇（BR）信号通路的水稻胚发育关键调控模块，为深入解析胚胎发生的分子机理及实现水稻产量与品质的协同提升提供了新思路。

油菜素甾醇在调控植物生长发育中具有重要作用，但其是否直接控制水稻胚发育尚不明确。本研究通过CRISPR/Cas9技术对水稻BZR转录因子家族成员进行系统性敲除，发现仅BZR4基因缺失会导致80%以上的籽粒表现为无胚表型，且突变体的营养生长及主要产量构成因素与野生型无显著差异。值得注意的是，其他BR缺陷或不敏感突变体的胚发育均正常，且BZR4缺失导致的无胚表型无法通过过表达BR信号核心组分BZR1或GSK2予以回补。这些遗传证据首次明确表明，BZR4调控胚发育的功能独立于已知的BR信号通路。

为进一步解析BZR4的作用机制，研究人员通过酵母双杂交筛库及多组学分析，发现BZR4与转录因子BBM2直接互作。BBM2在受精后早期胚与胚乳中特异性表达，并能增强BZR4的转录抑制活性。遗传学证据显示，BBM2在BZR4介导的胚发育调控中起正向作用。此外，研究证实BZR4能够直接结合至谷氧还蛋白基因GrxC2.2启动子区的E-box元件，并抑制其转录；而此前报道证明GrxC2.2的过表达本身即可引起无胚表型。由此，本研究构建了一条由BBM2-BZR4-GrxC2.2组成的、调控水稻胚胎早期发育的完整信号级联。

该机制的发现具有重要的育种应用潜力。在江苏主栽品种南粳9108和南粳5718中敲除BZR4基因后，出米率平均提升3.8%，展现出良好的应用前景。结合近期卜庆云教授团队研究所指出的无胚米具有低脂肪含量与高耐储性特性（Nature Communications, 2025），本研究为通过精准设计育种实现口粮品质改良与加工减损提供了双赢策略。

图1. BZR4转录因子调控水稻胚发育的模式图

我院博士研究生余佳雯、青年教师王劲东、硕士研究生邓应梅为论文共同第一作者，李钱峰教授、刘巧泉教授和黄李春副教授为共同通讯作者。该研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重点研发计划及“生物育种钟山实验室”等项目资助。