糖，不只是甜那么简单，它还在悄悄调控植物的株型

植物分枝是禾谷类作物的重要农艺性状，在很大程度上决定着粮食产量。长期以来，植物分枝的调控被认为主要由激素（如生长素）主导。然而，近年来研究发现，糖不仅是能量的来源，更是重要的信号分子，直接参与调控植物的分枝过程。糖通过与内、外部环境、生长素、独脚金内酯等激素形成复杂的信号互作网络，共同决定芽的“命运”——是继续休眠，还是茁壮分枝，最终塑造理想的植物株型。

近日，中国农业科学院作物科学研究所“作物功能基因组研究”创新团队李学勇研究组在Plant, Cell & Environment在线发表了题为Sugars Integrate External and Internal Signals in Regulating Shoot Branching的综述文章（https://doi.org/10.1111/pce.70163），该综述总结了植物体内糖的合成、代谢、以及糖从“源”到“库”的长距离运输；糖作为信号分子调控植物分枝；糖在内、外部环境因素对分枝调控中的重要角色；糖与多种植物激素互作参与植物分枝的调控。该综述文章进一步明确了糖作为能量与信号的双重角色，为农业与园艺领域提供了新思路：通过调控糖代谢与分配，我们有望设计更高产的作物，或培育更优美的观赏植物。

光合作用产生的糖，如同植物体内奔流的“生命之河”，通过韧皮部这条高效运输通道，被精准输送至分蘖芽等“库器官”。糖的长距离运输与分配，是连接植物“能源生产（源）”与“形态建成（库）”的核心环节，直接决定了植物的最终株型与产量潜力（图1）。

图1. 植物体内糖的合成、代谢、以及糖从“源”到“库”的长距离运输

除了作为能量来源，糖还扮演着至关重要的信号分子角色，精准调控植物的分枝过程。当糖被运输至分蘖芽后，通过一系列复杂的信号转导途径，激活或抑制关键基因的表达。糖信号是植物内在的一种精妙策略：通过直接感知自身的能量状态，来动态调控其形态建成与资源分配，这为作物株型改良提供了全新的靶点与思路（图2）。

图2. 糖作为信号分子调控分枝

糖是响应外部环境变化（如光、营养、胁迫等）的关键媒介。当环境变化时（例如光照增强或氮素充足），糖水平的变化会率先传递这些信息，并通过与生长素、独脚金内酯、细胞分裂素等激素网络的精密互作，将这些复杂的内外信号“翻译”成统一的生长指令，最终决定分枝的启动或抑制。因此，糖通过响应外部环境条件的改变，实现精准化的生长决策（图3）。

图3. 糖在外部环境对分枝调控中的重要角色

糖在植物分枝调控中与多种激素构成了一个精密、动态的交互网络。它并非独立作用，而是通过与生长素、独脚金内酯、细胞分裂素等关键激素进行复杂的“对话”。糖扮演着激素网络的“整合者”与“协调者”角色（图4）。

图4. 糖与激素互作调控分枝

中国农科院作科所博士生王天浩、硕士毕业生苗苗、副研究员赵金凤为该论文的共同第一作者，中国农科院作科所李学勇研究员为通讯作者，作科所博士生Ashmit Kumar参与了论文的撰写和修改。该研究得到国家自然科学基金项目、中国农科院农业科技创新工程、山东省农业良种工程等项目的资助。

参考文献：

https://doi.org/10.1111/pce.70163