玉米叶片内源油菜素内酯含量对水分短缺的响应：不同类型BR的差异变化及早期应激调控机制

本研究针对植物干旱响应中油菜素内酯(BRs)的动态变化机制这一科学问题，通过分析玉米幼苗在70%和30%土壤持水量条件下的BRs谱系变化，首次系统量化了C28-、C27-和C29-BRs三大结构类型及其前体物质的动态变化。研究发现轻度干旱(70%持水量)即可诱导6-脱氧BRs含量增加20-80%，C27-BRs增加70%，为植物应对潜在持续干旱提供早期预警机制。该成果为解析植物激素调控网络提供了新视角，论文发表于《Journal of Plant Growth Regulation》。

　　

在气候变化加剧的背景下，干旱已成为威胁农作物产量的主要非生物胁迫因素。植物通过复杂的激素调控网络应对水分短缺，其中油菜素内酯(brassinosteroids, BRs)作为第六大类植物激素，被证实参与干旱响应过程。然而，现有研究多集中于外源BRs处理或突变体分析，对内源BRs谱系在干旱早期如何动态变化、不同类型BRs是否具有差异响应等核心问题仍缺乏系统认知。捷克查理大学的研究团队通过精细设计的实验，揭示了玉米叶片中BRs分子库在干旱胁迫下的"早期预警"机制。

研究人员采用超高效液相色谱-质谱联用技术(UHPLC-MS/MS)，对水分胁迫下玉米叶片中9种BRs及3种前体物质进行定量分析。实验设置70%和30%土壤持水量梯度，分别在胁迫14天(初期)和21天(中期)采样，同步测定光合参数、脯氨酸含量等生理指标。通过双因素方差分析评估时间与水分处理的交互效应。

内源BRs的早期动态变化
在仅出现轻微发育延迟的胁迫初期(70%持水量)，6-脱氧BRs中的6-deoxoCT和6-deoxoTE含量已显著增加20-80%，占BRs总量的11-12%和6-9%。值得注意的是，C₂₇-BRs代表物28-norCS和C₂₉-BRs代表物28-homoCS也呈现上升趋势，表明植物通过多条BRs合成途径协同响应水分变化。

BRs生物合成路径的时序调控
随着胁迫时间延长，晚期C6-氧化路径的中间产物6-deoxoTY占比达76-80%，而早期C6-氧化路径产物TY含量下降超10倍。特别的是，尽管单子叶植物中 brassinolide (BL)合成途径长期存在争议，本研究检测到BL含量始终高于castasterone (CS)，为单子叶植物存在6-oxo-7-oxalactone BRs提供了直接证据。

胁迫强度与BRs谱系重塑
当土壤持水量降至30%时，6-deoxoCT占比跃升至18%，同时光合速率降低50%、脯氨酸积累增加12倍。此时BRs变化呈现"路径特异性"：C₂₈-BRs通过晚期C6-氧化路径增强，而C₂₇-BRs的28-norCS含量下降5倍，反映不同BRs类型在胁迫适应中的功能分化。

这项研究首次绘制了水分胁迫下玉米BRs代谢网络的动态图谱，揭示植物通过精细调控不同BRs合成路径来应对干旱的"多级响应"策略。发现轻度水分短缺即可触发BRs库重组，为作物抗逆育种提供了新的分子标记。特别是6-deoxoBRs的早期积累特征，可能成为干旱预警的生物标志物。该成果对理解植物激素交叉对话机制具有重要理论价值，为发展精准农业调控技术奠定了理论基础。