打破生殖隔離！《自然》（Nature）在線官宣山東科研團(tuán)隊(duì)成果

　　北京時(shí)間1月26日，大年初五，凌晨0點(diǎn)01分，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了一項(xiàng)來自山東科研團(tuán)隊(duì)的研究成果——阻礙十字花科蔬菜遠(yuǎn)緣雜交的生殖隔離，被山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅教授團(tuán)隊(duì)打破。段巧紅教授團(tuán)隊(duì)成功獲得大白菜的種間、屬間遠(yuǎn)緣雜交胚，讓大白菜獲得了“擇偶”自由。

　　遠(yuǎn)緣雜交是什么？不同種間屬間甚至親緣關(guān)系更遠(yuǎn)的物種之間的雜交，也被稱為物種間的“跨界”。

　　比如用冰草與小麥雜交，培育出節(jié)水型小麥新品種；用枸杞與辣椒雜交，培育出個(gè)高大、產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富的枸杞辣椒……

　　遠(yuǎn)緣雜交，能夠有效“取長補(bǔ)短”，突破種屬界限，擴(kuò)大遺傳變異，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造新物種、改良舊物種、利用雜種優(yōu)勢的育種意義。

　　段巧紅介紹，種間生殖隔離的存在，嚴(yán)重阻礙遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)在育種中的應(yīng)用。因此，對(duì)遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的機(jī)理研究并由此開發(fā)出的克服遠(yuǎn)緣雜交障礙的育種技術(shù)，對(duì)育種技術(shù)的創(chuàng)新及種質(zhì)資源創(chuàng)新，盡快實(shí)現(xiàn)種源的自主可控具有重要意義。

　　說到十字花科蔬菜，大家第一反應(yīng)是大白菜。其實(shí)，常出現(xiàn)在大家餐桌上的甘藍(lán)、蘿卜、芥菜、油菜等蔬菜，均屬十字花科。十字花科蔬菜是我國栽培最廣泛、食用量最多的蔬菜，種植面積約占蔬菜總面積的25%。

　　要給農(nóng)業(yè)插上科技的翅膀。培育更加優(yōu)質(zhì)的十字花科蔬菜品種，事關(guān)“菜籃子”安穩(wěn)，意義重大。為此，段巧紅團(tuán)隊(duì)圍繞十字花科蔬菜遠(yuǎn)緣雜交展開研究。

　　段巧紅介紹，想要充分利用遠(yuǎn)緣物種的優(yōu)質(zhì)基因資源，首先要對(duì)其調(diào)控機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)解析。

　　團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離中對(duì)花粉的抑制有兩個(gè)不同的調(diào)控機(jī)制。在自交不親和植物的柱頭上，SRK受體識(shí)別自花花粉也可以識(shí)別遠(yuǎn)緣花粉，進(jìn)而激活FERONIA受體激酶調(diào)控的柱頭活性氧，抑制花粉生長。而在自交親和植物的柱頭上，缺乏SRK受體，種內(nèi)花粉比遠(yuǎn)緣花粉更快降低柱頭活性氧，優(yōu)先進(jìn)入柱頭及子房完成受精。這兩種調(diào)控機(jī)制都確保了生殖隔離阻止了物種間基因的流動(dòng)。

　　基于對(duì)種間隔離形成機(jī)理的解析，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了清除柱頭活性氧以打破十字花科蔬菜遠(yuǎn)緣雜交障礙的育種技術(shù)，成功得到大白菜的種間、屬間雜交胚，目前該技術(shù)正應(yīng)用于十字花科蔬菜育種。

　　中國工程院院士、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)校長鄒學(xué)校對(duì)此評(píng)價(jià)，該研究系統(tǒng)解析了十字花科植物遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的形成機(jī)理，開發(fā)了打破生殖隔離的遠(yuǎn)緣育種技術(shù)，兼具理論創(chuàng)新性與育種應(yīng)用價(jià)值，是植物生殖生物學(xué)與雜交育種領(lǐng)域的標(biāo)志性成果。

　　“該研究通過新技術(shù)將遠(yuǎn)緣物種的優(yōu)異基因資源導(dǎo)入栽培種，拓寬種質(zhì)遺傳范圍，將極大地促進(jìn)十字花科遠(yuǎn)緣物種中優(yōu)異基因資源的開發(fā)利用，為突破性種質(zhì)的創(chuàng)制和新品種培育奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該項(xiàng)研究對(duì)于其他作物的野生資源利用也提供了新思路。”中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長黃三文如是評(píng)價(jià)。

　　論文原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05640-x

　　（大眾日?qǐng)?bào)客戶端記者 劉一穎 報(bào)道）