油菜素内酯调控植物生长发育的研究进展*

陈 晨 陈 虹 倪 铭 张子晗 喻方圆

(南京林业大学林学院 南方现代林业协同创新中心 南京 210037)

油菜素内酯(brassinolide，BR)又称芸苔素内酯，是以甾醇类为基本结构的具有生物活性的天然化合物，是赤霉素、细胞分裂素、生长素、脱落酸和乙烯之后的第6种植物激素(Sasse， 1997)。BR的发现是植物激素领域继赤霉素后最重要的发现之一。多年来，农学家、生物学家及有机化学家在植物生长发育研究中，期望寻找到高活性的植物生长激素以提高植物产量和品质。BR因其广谱、无毒、渗透强、内吸快、微量高效等显著特点，引起了研究者的广泛关注(Zhuetal.， 2013； 肖瑞雪等， 2019)。BR是从植物花粉中分离和鉴定出来的、对植物生长有促进作用的植物激素，参与调控植物种子萌发、营养生长、生殖生长以及对外界环境胁迫的响应等过程(Rozhonetal.， 2019； Zhengetal.， 2018)。笔者参阅国内外相关文献，对BR调控植物营养生长和生殖生长、增强植物抗逆性、以及BR调控的分子机制等领域的研究成果进行综述，并对今后BR的研究方向及存在的一些问题进行讨论与展望，以期为相关科研工作提供参考。

1 油菜素内酯在植物营养生长中的调控作用

1.1 油菜素内酯促进细胞伸长和分裂

杨照渠等(2007)认为BR可使DNA、RNA聚合酶活性增加，从而促进细胞DNA、RNA和蛋白质的合成。另一方面，BR能刺激细胞质膜上的ATP酶活性，使H+分泌到细胞壁，增加细胞壁的可塑性，使细胞伸长，生产上利用BR的这一特性来调节植物的营养生长。细胞壁的松弛与木葡聚糖转糖苷酶(XET)有紧密联系，而侯雷平等(2001)的研究表明，BR可提高编码XET的转录水平，产生更多的活性XET，从而促进细胞壁松弛、降低膨压与细胞水势，使细胞吸水而膨大； BR还能诱导微管蛋白基因的表达，促进细胞骨架的形成，从而促进植物细胞的分裂与伸长。Grove等(1979)以每株1 μg的BR处理菜豆(Phaseolusvulgaris)第2节间，结果节间伸长增加了20%； 若以每株10 μg以上浓度的BR处理，细胞分裂加快导致第2节间上部弯曲膨大，甚至出现开裂。BR生物合成抑制剂丙环唑处理毛竹(Phyllostachysedulis)后，毛竹幼苗生长受到抑制，而经BR处理后植株株高和节间长度显著增加，同时叶片伸长、叶夹角角度增大，转录组分析数据表明BR和丙环唑改变了幼苗芽和根中大量基因的表达，BR调控了细胞壁、过氧化氢代谢分解和生长素相关的基因(Zhangetal.， 2020)。据报道，BR能够引起2年生鹅掌楸(Liriodendronchinense)植株茎中纤维和导管长度的增加，促进细胞的分裂和伸长，导致木质素合成相关基因的下调(Jinetal.， 2014)。

1.2 油菜素内酯增强植物光合作用

有关BR对植物光合作用的影响研究很多，有报道表明施用BR可以提高植物叶片中叶绿素含量、净光合速率、光化学效率及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(rubisco)活性，提高植物光合机构对CO2的利用效率，增强叶片的光合碳同化能力，增加有机物的合成，改善植物生长发育，进而提高植物产量(Yamorietal.， 2006； Anderssonetal.， 2008； Whitneyetal.， 2011； 李蒙等， 2015)。张永平等(2012)在研究外源BR对网纹甜瓜(Cucumismelo)的影响时指出，BR提高了植株的净光合速率，并推测可能的原因是BR能够加强叶片对光能的捕获，从而促进了光系统Ⅱ活性与碳同化过程，改善了果实的品质。李启程等(2020)研究中发现，BR持续处理能够显著提高毛竹实生苗光合色素质量分数，增强光合能力，促进干物质的积累，增加生物量，达到促进毛竹实生苗营养生长的效果。张子晗(2018)采用1 μmol·L-1和10 μmol·L-1BR处理东京野茉莉(Styraxtonkinensis)果实，发现BR增强了果皮光合作用的能力，10 μmol·L-1BR处理后果皮中NADP-苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)活性远高于1 μmol·L-1BR处理。BR还可以促进光合产物的运输，调节营养的分配，维持较高的可溶性蛋白含量，解除光对植物生长的抑制作用。张琳(2011)在研究中指出BR还可以增加光系统Ⅱ反应中心的开放程度，从而使光系统Ⅱ的光合电子传递量子效率有所提高。此外，外源BR还可通过气孔因素和非气孔因素提高植物光合作用(Fariduddinetal.， 2009； Xiaetal.， 2014； 李蒙等， 2015)。张钰娴等(2005)对苹果(Maluspumila)喷施BR后，检测到叶片内的叶绿素和类胡萝卜素含量显著提高。研究发现，BR处理后黄瓜(Cucumissativus)幼苗气孔导度和蒸腾速率提高，但胞间二氧化碳摩尔分数却无显著变化，Yu等(2004)认为气孔因素和非气孔因素有可能都是提升黄瓜幼苗光合能力的原因。王金平等(2017)研究发现，BR对樟树(Cinnamomumcamphora)叶绿素含量积累和光合能力均有促进作用。

1.3 油菜素内酯影响根发育

BR在植物根发育过程中发挥了重要作用，如BR在维持植物根分生组织大小、调控侧根发生和根的向地性等方面的机制已被揭示(Weietal.， 2016)。Chaiwanon等(2015)的研究结果显示，由于细胞周期异常或细胞分裂水平降低，BR合成突变体dwf4表现出短根表型。但通过低浓度BR处理可恢复其根长，高浓度BR却不能。可见BR浓度高低对细胞扩增和伸长至关重要，并进一步影响了根分生组织的大小(Gonzlez-Garciaetal.， 2011)。BR浓度同样与侧根的发生密切相关，并与葡萄糖、生长素、细胞分裂素等信号协同作用，调控侧根形成。Bao等(2004)阐明BR是通过影响生长素的极性运输来调控侧根生成的，低浓度BR有利于这一过程的发生； 低浓度BR促进了生长素的运输，在葡萄糖通路的下游起作用，最终导致侧根发生(Guptaetal.， 2015)。Bergonci等(2014)和Mao等(2017)的研究表明，喷施BR有利于苹果侧根的形成，这一积极作用是由于BR促进了与侧根形成相关基因的表达。植物根的向地性对水和养分的吸收、根的固定具有重要作用，喷施BR能够强化不同植物主根的向地性(Blilouetal.， 2005)。此外，BR还在调控根毛的形成、根细胞伸长等方面发挥重要作用(Chengetal.， 2014； Vukašinovietal.， 2021)。

2 油菜素内酯在植物生殖生长中的调控作用

2.1 油菜素内酯调控开花

Swamy等(2011)指出，喷施BR会对花粉萌发和花粉管的生长产生重要影响。BR能够增强花粉管进入胚珠的穿透能力，并且延缓胚珠的衰老(Divietal.， 2009)，Gomes等(2006)认为BR是通过提高胚珠活力和延长授粉时间起作用的。50 μg·L-1BR有利于辣椒(Capsicumannuum)开花，同时提高了花粉活力和花粉的萌发率(胡文海等， 2011)。刘海英等(2014)将菊花(Chrysanthemummorifolium)开花进程划分为4个单独的时期和这4个时期综合为一个总的时期，共5个时期，在每个时期采用50 μg·L-1的BR叶面喷施，并测定初花时间、花期、叶片中叶绿素含量、花瓣中花青素和丙二醛(MDA)含量。结果发现，BR处理后初花时间较对照推迟1～3天，花期延长1～4天，说明BR对菊花花期有推迟效应； BR还增加了叶片中叶绿素含量，这有助于改善菊花的叶色以及光合性能； 花瓣中积累较多的花青素、低含量的MDA，延缓了花瓣细胞的衰老，改善了花色。李计红(2011)的研究表明BR可以使拟南芥(Arabidopsisthaliana)开花提前，并且可以不通过春化和自主途径诱导植株开花。BR对荷花(Nelumbonucifera)开花具有正向调控作用，主要体现在BR延长了其开花天数并且减少了花败育(Shengetal.， 2021)。BR处理提高了油茶(Camelliaoleifera)叶片中矿质元素及开花数量(周裕新等， 2013)。也有报道证实BR对开花起抑制作用，如胡嘉琪(2017)研究了高温和低温诱导下BR对荔枝(Litchichinensis)开花的影响，结果显示在低温下，处理组各项生理指标均显著低于对照组，且成花基因LcFT1表达量也远低于对照组，表明BR在一定程度上对荔枝开花起抑制作用。

2.2 油菜素内酯提高植物产量

Huang等(2013)和Jiang等(2013)采用外源BR处理拟南芥，结果发现拟南芥籽粒数和籽粒质量显著提高，他们还指出，BR提高了磷酸蔗糖合成酶的活性，使蔗糖含量得到大幅提高，实现植物高产。Gao等(2017)在玉米(Zeamays)抽雄期进行外源BR喷施，试验数据表明，处理组玉米叶片衰老减缓，光合作用能力加强，胚乳细胞数量显著增加，玉米籽粒充实率、籽粒质量、产量都大大提高。冯韬等(2019)比较了全生育期施用BR、盛花期后停止施用BR 2种处理对XY881和XY883 2个油菜(Brassicanapus)品系的影响，数据显示处理组油菜各生长性状均优于对照组，处理组油菜结实量大幅增加，实现增产； 进一步分析发现，可能的增产原因是BR提高了油菜光合器官中Rubisco活性，光合作用增强，为增产提供了物质基础。采用0.5 mg·L-1的BR对元宝枫(Acertruncatum)叶面进行喷施，可显著增加其种子宽度、厚度、百粒重和单枝产量，BR通过增大种子库容，促进同化产物向库器官的运输，有利于营养物质在种子中的积累(谢云灿等， 2017； 张晨晨等， 2021)。Pakkish等(2019)连续2年采用不同浓度BR处理开心果(Pistaciavera)，结果显示BR处理显著地降低了果实脱落率，0.75 mg·L-1的BR处理结实量最高，发生这一现象的可能原因是BR刺激了花粉管的生长以及生殖发育。有报道指出，BR处理后无单性结实能力的黄瓜子房细胞开始分裂，其果实与经过正常受精作用的果实无明显差异； BR合成抑制剂导致可单性结实的黄瓜无法正常座果，而施用BR后其单性结实能力得到恢复(Fuetal.， 2008)。外源BR处理还提高了扁桃(Prunusdulcis)的座果率及结实量(Maitaetal.， 2015)。此外，BR还可以通过提高硝酸还原酶活性、糖类物质含量和光合作用效率等改善辣椒、番茄(Solanumlycopersicum)、黄瓜等的产量和品质(Sernaetal.， 2012； Yaoetal.， 2017)。

3 油菜素内酯对植物抗逆性的调控作用

3.1 油菜素内酯与盐胁迫

BR处理可提高NaCl胁迫下植物叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性，降低叶片超氧阴离子(O2·-)产生速率、过氧化氢(H2O2)含量、MDA含量和细胞膜透性，使叶片保持较高的光合速率，有效缓解NaCl胁迫对植物的危害，从而促进幼苗生长(陆晓民等， 2013)。岳健敏(2019)的研究指出，外施BR可调节抗氧化功能蛋白的表达，从而缓解因盐胁迫而导致的氧化损伤，保护光合器官的功能稳定性，提升了抗氧化能力，减轻了离子毒害作用，最终增强了刺槐(Robiniapseudoacacia)和香樟的耐盐性。此外，BR还能够改善垂丝海棠(Malushalliana)的光合能力、提高叶片抗氧化酶活性和增强生物膜稳定性，从而缓解盐胁迫对幼苗的危害(王晚霞等， 2021)。150 mmol·L-1NaCl胁迫下，2个品种紫花苜蓿(Medicagosativa)幼苗株高、地上部分生物量显著降低，叶片中可溶性蛋白含量和CAT活性较低，活性氧大量积累，MDA含量升高； 而经0.1 μmol·L-1BR处理后，各项指标的变化都得到显著缓解，可见外源BR处理对于提高紫花苜蓿苗期耐盐性有积极作用(寇江涛， 2020)。在王文静等(2021)的研究中，150 mmol·L-1NaCl同样抑制了紫花苜蓿的生长，尽管喷施0.6 μmol·L-1BR后，植株茎粗和芽长并非最大，但叶片内抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量大大升高，MDA含量和电解质渗透率明显降低，Na+的毒害作用显著减轻。

3.2 油菜素内酯与高、低温胁迫

刘良松等(2020)采用4种浓度的BR处理低温胁迫下的华山松(Pinusarmandii)幼苗，结果表明，与对照组相比所有浓度的BR均可提高幼苗叶片中光合色素含量、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量，大幅降低了MDA含量，得出BR处理能够提高华山松幼苗抗寒能力的结论，且以0.25 mg·L-1BR处理效果最佳。10 μmol·L-1BR处理还能够明显减轻低温胁迫对芒果(Mangiferaindica)生长的抑制作用，通过调节细胞质膜蛋白稳定性增加了其低温耐受能力(Lietal.， 2012)。曹云英等(2007)指出BR可以通过提高SOD、POD活性，增加其同工酶的表达，清除高温环境下细胞内产生的自由基，稳定膜结构，使电解质外渗率降低，增加体内蛋白质含量等，实现植物在高温逆境下的正常生长。Jin等(2015)以28 ℃(非胁迫)、35 ℃(中度胁迫)和40 ℃(重度胁迫)下生长的榕树(Ficusconcinna)苗为对照组，以BR处理的幼苗为处理组，比较了SOD、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性、MDA含量、H2O2和O2·-产生速率，结果表明，在同样温度条件下BR处理提高了抗氧化酶的活性，并降低H2O2和O2·-产生速率，从而缓解了高温胁迫造成的伤害。杨超臣等(2019)的研究还表明，BR处理显著促进了香椿(Toonasinensis)幼苗生物量的增加和干物质的积累，叶片的光合作用大幅提高，缓解了高温胁迫对幼苗生长的抑制作用。高温造成植物减产、品质下降，施用BR通过提高发芽率、花粉发育和萌发、碳同化效率等来保证植物的正常生长，增强植物对高温的适应性(Tanveer， 2019)。

3.3 油菜素内酯与干旱胁迫

BR一方面能够增强叶绿体和线粒体能量代谢平衡，诱导光合相关基因的表达，增加光合效率来缓解干旱对植物生长的抑制作用(Xiaetal.， 2009； Ahammedetal.， 2012a； Lietal.， 2016)； 另一方面则可以提高CAT、POD、SOD等抗氧化酶的活性，降低MDA含量，并且清除过多的活性氧，增强干旱胁迫下植物的抵御能力(Sharmaetal.， 2011； Ahammedetal.， 2012b)。胡文海等(2020)研究了干旱胁迫下辣椒叶片光合能力的变化，发现最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)和光合性能指数(PIABS)等光合参数下降，而施用BR后这些参数下降幅度减缓，可见，BR处理缓解了干旱胁迫导致的光化学效率和光合性能的降低，对叶片光合机构有保护作用，并可以缓解逆境胁迫对光合作用的伤害(Krishna， 2003； Yuetal.， 2004)。Tanveer等(2019)指出BR可作为信号化合物参与到不同生理过程中，来促进植物在干旱胁迫下的生长发育。外源BR能够提高烤烟(Nicotianatabacum)幼苗的抗氧化酶活性，减轻细胞膜的氧化损伤，从而增强了烤烟幼苗的耐干旱能力(王丽君等， 2020)； 而樊玉花(2019)发现BR是通过提高其光合能力、降低活性氧积累和膜质过氧化水平来增强马缨杜鹃(Rhododendrondelavayi)的抗旱能力。

3.4 油菜素内酯与弱光胁迫

李蒙等(2019)以黄心菜(Brassicapekinensis)为材料，设置了自然光照、自然光照(830～980 μmol·m-2·s-1)+BR(0.1 mg·L-1)、弱光胁迫、弱光胁迫(190～260 μmol·m-2·s-1)+BR(0.1 mg·L-1)共4个处理，试验结果表明，弱光胁迫处理下黄心菜株高、根长、干鲜质量降低，而叶面喷施BR有效地缓解了弱光胁迫造成的生长抑制作用。此外，BR处理还增加了叶片中POD、SOD、CAT和APX活性，降低了O2·-产生速率以及MDA积累，减轻了弱光胁迫对光合器官膜系统的伤害，提高了叶片光合性能(Kangetal.， 2007)。弱光胁迫降低了番茄幼苗叶片中可溶性蛋白含量及光合碳同化相关的酶活性，如Rubisco、Rubisco活化酶(RCA)、果糖-1,6-二磷酸脂酶(FBPase)等，阻碍了卡尔文循环的进行。而经BR处理后，可溶性蛋白含量、Rubisco、RCA和FBPase活性均得到显著提高，且加速了卡尔文循环的运转(李翔， 2016)。Zhang等(2018)采用1层或3层黑色无纺布袋罩住东京野茉莉果序以及1 μmol·L-1或10 μmol·L-1BR喷施果序，比较4种处理对东京野茉莉果实发育的影响，研究结果显示，弱光环境下果实体积较小，果皮和种子干质量较低； 而10 μmol·L-1BR处理增加了干物质的积累，大幅提高了果皮中NADP-MDH和Rubisco活性，改善了果实发育状况。李翔(2016)发现BR处理显著上调了弱光胁迫下这些酶的mRNA表达，促进碳同化作用，有效缓解了弱光对番茄光合作用的伤害。

3.5 油菜素内酯与重金属胁迫

研究表明，外源喷施BR可以显著降低番茄叶片和根中的镉残留，同时促进了逆境下番茄生长(Ahammedetal.， 2013)； 高会玲等(2013)认为外源BR是通过提高植株光合色素含量，促进光合作用，改善植株的气孔限制，提高植株的水分利用效率，缓解镉胁迫造成的伤害。镉胁迫下，番茄幼苗生物量、叶绿素含量和相关抗氧化酶活性均降低，MDA和相对电导率升高，施用0.5 mg·L-1BR后，幼苗对镉胁迫的耐受性增强(俞明宏等， 2020)。单一镉、单一铜以及镉+铜的复合处理均显著抑制了油菜的生长，表现为生物量下降、H2O2、O2·-和MDA积累； 而经BR处理的油菜幼苗叶片和根系的干、鲜质量大幅增加，O2·-和MDA积累显著降低，SOD、POD、CAT和APX活性上升，可见外源BR喷施有效增强了植株对重金属的耐性(李兰， 2019)。李洋等(2015)通过研究指出，外源BR处理能够提高叶片和根部SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性，降低膜脂过氧化程度，从而减轻镉胁迫对龙葵(Solanumnigrum)的伤害。镍胁迫下，龙葵枝条和根的鲜质量及长度下降，而BR处理后这一现象得到改善(Soaresetal.， 2016)。叶面喷施BR还可以促进番茄在镍胁迫下、拟南芥在锑胁迫下的生长，主要是通过提高抗氧化酶类活性、叶绿素和脯氨酸等的含量实现的(Naziretal.， 2019； Wuetal.， 2019)。

4 油菜素内酯调控的分子机制研究

4.1 BR信号转导机制研究

BR信号转导途径由激酶、受体蛋白和转录因子等一系列元件组成(Sunetal.， 2010)。首先，细胞膜表面受体BRI1(Brassinosteroid insensitive 1)和辅助受体BAK1(BRI1-associated receptor kinase 1)结合成的复合物识别BR分子； 接着，BR信号途径通过BSK1(BR-signaling kinase 1)、BSU1(BRI1 suppressors 1)、BIN2(Brassinosteroid insensitive 2)和CDG1(Constitutive differential growth 1)等信号组分激活BZR1(Brassinozole-resistant 1)和BES1(BRI1-ems-suppressor 1)等转录因子来调控BR应答基因的表达(Lietal.， 2010)。

4.1.1 细胞膜上BR信号的识别 已有的研究发现，细胞膜上的LRR(Leucine-rich repeat)受体激酶BRI1是BR识别的关键组分，但往往需要辅助受体BAK1的协助(Kinoshitaetal.， 2005； Wangetal.， 2008)。BRI1可以正向调控BAK1的磷酸化，而BAK1也可以磷酸化BRI1，最终提高BRI1激酶对特定底物的活性(Wangetal.， 2008)。BRI1和BAK1互作形成的复合物能够识别BR信号(Sheetal.， 2011)。BKI1是BRI1的负调控蛋白，BKI1(BRI1 kinase inhibitor 1)阻止了正调控蛋白BAK1与BRI1的结合，使两者无法形成有活性的复合物，最终抑制了BR的信号传递(Jaillaisetal.， 2011)。

4.1.2 细胞质中BR信号的传导 BSK1是一种在BR信号转导中起重要作用的蛋白激酶(Tangetal.， 2008)。当细胞膜表面的BRI1/BAK1受体复合物识别BR后磷酸化BSK1，促进BSK1和BSU1磷酸酶结合并激活磷酸酶(Renetal., 2019)。CDG1正向调节BR信号转导，CDG1通过独立途径磷酸化激活BSU1(Kimetal.， 2009)。BIN2是BR信号途径的关键信号元件，负调控BR的信号转导(肖瑶， 2014)。BIN2通过磷酸化作用使BR信号转导中的正向调控因子失活，抑制了BR的信号转导。王凤茹等(2008)推测，当BR信号被感知时，BIN2的激酶活性下降，这就解除了BR信号转导的抑制。外源BR处理降低了BIN2的积累，而外源施加BR合成抑制剂则会增加其积累(Pengetal.， 2008)。

4.1.3 细胞核内BR信号的传导 细胞核内BR信号转导主要包括BZR家族转录因子去磷酸化、通过BZR与BR途径反应基因的启动子结合来激活或抑制BR途径相关基因(Ahammedetal.， 2020)。作为细胞核内BR信号转导途径的重要组分，BZR1直接与细胞核DNA结合调控BR途径相关靶基因的表达(Yuetal.， 2011)，同时BZR1通常被认为在BR合成中起负作用。细胞核内去磷酸化的BZR1和BES1/BZR1特异性结合下游基因的启动子，调控BR信号转导途径中应答基因的表达(Yangetal.， 2016； Qiaoetal.， 2017)。BZR1蛋白的磷酸化状态影响BZR1在植物细胞内的空间分布，并且调控BZR1蛋白在细胞质和细胞核间的穿梭(Ryuetal.， 2007)。

4.2 BR合成与信号转导相关基因对植物生长发育的影响

徐伟君等(2020)将“西伯利亚”百合(Liliumhybrids‘Siberia’)转录组获得的数据注释到Nt、GO、KEGG、Nr和KOG数据库中，共获得94 345条unigene，5个数据库共同注释的基因有5 396条，共有10条基因参与了BR的合成与信号传导，其中DWF4和CYP85A1在花药中高表达，CPD在叶片中表达量较高，而PP2A在叶片中的表达量要高于花瓣和花药。近年来，许多与BR生物合成及信号转导相关的基因，如DAS5、DET2、DWF4、CPD和BAK1等被证实可以催化植物体内的BR合成，导致幼苗下胚轴、植株叶片和叶柄等组织部位增长，增加转基因植株的生长量(Chungetal.， 2012)。王沛雅等(2014)利用农杆菌介导法将DAS5导入河北杨(Populushopeiensis)，研究转基因植株与野生型植株的生长表现及应对干旱胁迫能力的差异，发现转基因河北杨的地径、生物量和叶片长度明显高于野生型，根系更为发达； 在干旱胁迫下，转基因植株相对生长速率较高，且叶片内可溶性糖、游离脯氨酸含量、CAT和SOD活性也明显高于野生型，可见DAS5可以增加河北杨的生长量，并增强植株抵御干旱的能力。DET2是BR合成中的关键限速基因。李泽华等(2020)从银腺杨84K(P.alba×P.glandulosa‘84K’)克隆得到拟南芥AtDET2同源基因PagDET2，通过RT-PCR分析了PagDET2基因的表达模式，并构建过表达载体，利用叶盘法转化进银腺杨84K，得到PagDET2-OE的转基因植株； 试验结果表明，在银腺杨84K的不同组织中均检测到PagDET2表达，过表达DET2显著提高了BR含量，并促进了植株高生长。此外，采用BR和丙环唑处理银腺杨84K后，其木质部和树皮中编码木质部分化调控因子XND1，LBD38和CLE14的同源基因表达发生改变，其中XND1负调控木质部分化，在BR处理下显著下调(Duetal.， 2020)。BZR是BR信号通路中特有的一类转录因子，在该通路中发挥重要作用。Manoli等(2018)对11个来自于玉米BZR家族的成员进行时空表达分析和逆境胁迫条件下的表达分析，试验数据显示有6个ZmBZR基因在植株生长发育全过程中均有表达，暗示了这些基因调控了玉米的生长发育过程； 不同胁迫条件下，ZmBZR基因差异表达，以ZmBZR9和ZmBZR11对盐胁迫的响应最为明显，以上结果说明BZR不仅对玉米的形态和生理有着显著的调控作用，还在抵抗胁迫方面发挥了重要功能。

4.3 BR促进功能基因表达，影响植物生长发育

BES1是BR信号通路下游的转录因子，通过介导BR的信号转导来调控相关基因的表达，对植物生长发育至关重要。BES1受BR的诱导表达，10μmol·L-1的BR处理促进了BES1在甘薯(Ipomoeabatatas)块根中的表达，试验结果为甘薯BES1基因功能的深入研究奠定基础(周安琪等， 2019)。BRI1基因在BR信号转导过程中至关重要，李晓丹等(2019)以巨桉(Eucalyptusgrandis)为研究对象，采用PCR技术克隆出EgrBRI1基因，研究其对外源激素(茉莉酸甲酯、油菜素内酯、水杨酸)的响应情况，结果发现，BR处理后巨桉叶片中EgrBRI1基因表达量上升，他们推测是通过对BR信号的响应来实现的。杨博智等(2021)对辣椒BRI1基因结构特征及功能进行分析，结果表明CaBRI1编码区序列长3 642 bp，编码1 213个氨基酸，同一发育时期茎尖中CaBRI1表达量最高，而当沉默该基因后，植株变矮、发育变得迟缓，CaBRI1表达量显著下降，研究结果可为探究〗BRI1基因更广泛的生物学功能提供参考。张娟等(2021)以不同浓度的BR处理烟草叶片，研究其对烟草幼苗生长及调控细胞分裂和细胞大小相关基因、BR、IAA和GA合成相关基因表达量的影响，试验数据显示，BR处理后植株节距和株高显著增加，细胞分裂调控基因NtCYCD3表达上调，细胞大小调控基因NtARF6和NtARF16表达下调，BR、IAA和GA合成相关基因表达量均提高，说明BR处理提高了内源BR、IAA和GA合成基因的表达，并通过促进节间细胞分裂、抑制细胞大小促进烟草幼苗茎的生长。

5 讨论与展望

作为一种微量高效、广谱、无公害的植物激素，BR广泛分布于裸子植物和被子植物中，目前已知的天然BR类化合物超过60种。BR是迄今为止国际上公认的活性最高的植物生长激素之一，尽管BR在植物体内含量很低，但低浓度的BR处理能引起显著的生理效应，因此在农林业生产上得到了广泛的应用，比如BR能够促进植物细胞的伸长与分裂、增强植物的光合作用、调控植物根发育、影响植物开花结实、提高逆境下植物的抗性等。近些年来，随着分子生物学的快速发展，研究者们利用高通量测序、基因组学、蛋白质组学、超高效液相色谱等技术进一步揭示了BR合成、代谢途径和信号转导等的分子机理，为实现BR对植物生长发育的精细调控提供了科学指导。

可以说BR的应用为促进植物生长发育提供了一条简便、高效的途径，前景十分广阔。然而，要实现BR在生产实际中的合理、高效和广泛应用，仍有许多尚待解决的问题： 1)BR与其他植物激素交叉重叠的生理功能尚不明晰，已知BR信号通路中多个重要元件介导了BR与其他植物激素的互作，那么BR与ABA、GA等激素是如何通过协调多种分子调控模式来响应内外信号的刺激以最终调节植物生长发育的，还需要借助分子生物学手段进一步阐明； 2)有关BR信号传导途径的研究大多为模式植物拟南芥信号传导途径组分的同源基因克隆及相应突变体的分析，那么在其他植物中这一信号传导机制与拟南芥中有何异同、信号传导组分是否相似，都有待于深入研究； 3)BR合成步骤复杂，需要许多酶的参与，但合成过程中各个环节的酶未完全确定，这就需要筛选出新的BR合成和代谢突变体，分离并鉴定BR合成和代谢过程中新的基因和酶，分析这些酶的功能，揭示它们所起的作用； 4)针对植物和应用目的的不同，BR应用的时机、浓度和方法需要广泛而深入的研究，但外源BR价格高，人工合成技术非常有限，因此亟需深入研究BR的合成途径和调控机制，以此来指导人工合成和改造BR化合物，降低BR生产成本； 5)目前已知的BR合成途径有C-22氧化途径、C-6氧化途径和C-23羟基化途径3种，但在植物中可能还有其他未知的BR合成途径，需要更全面的探索。

因此，今后的工作应集中于： 1) 加强对BR敏感和不敏感突变体的研究，分离出更多与BR信号转导和调控相关的编码基因，通过对突变体和调控基因的研究提升人们对BR信号传导途径的认识； 2) BR参与植物维管束的发育，维管束的形成是植物进化过程中的标志性事件，因此，结合植物进化历程，利用分子进化的研究方法探讨不同阶段植物中BR信号和受体的结构及功能上的变化，明确BR与植物进化的关系将成为未来研究的重点之一； 3) 光照能够调控BR的合成和代谢，但其中涉及到的多个调控因子、作用机理尚不明确，今后应分离、鉴定新的调控因子，从而阐明光对BR代谢的调控机理； 4) BR在植物体内含量极低，但生产成本很高，因此在生产上应用受限，未来可利用基因工程的方法，在植物体内过表达BR合成相关基因，提高内源BR含量，达到提高植物产量的目的。