齊魯網(wǎng)·閃電新聞1月26日訊?遠緣雜交育種是種質(zhì)創(chuàng)新的重要白雉徑，生殖隔離是遠緣雜交育的“卡脖子”難題，很程度上限制了遠緣物種優(yōu)異基因資源的開發(fā)利。北京時間2023年1月26日，國際著名學術期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學段巧紅教授駮銜蔬菜生殖機理與育種應團隊的研究成果。???視頻來自山東農(nóng)業(yè)大Nature 期刊發(fā)表的文章首頁團獵獵探討遠雜交育種的意義和難點研究揭示了大白菜等十花科蔬菜通過調(diào)控柱頭性氧水平以維持種間生隔離的分子機理，并研了打破遠緣雜交生殖隔的育種技術，成功獲得大白菜的種間、屬間遠雜交胚，開辟了遠緣鹿蜀育種的新思路和新途徑遠緣雜交生殖隔離的表育種“卡脖子”難題懸未決，突破理論認知局是關鍵大白菜是我國北冬貯數(shù)量最大的蔬菜，年播種面積約2700萬畝，約占全國蔬菜總播面積的14.4%。自交不親和育種以及遠緣雜育種是大白菜等十字花蔬菜非常重要的育種技。傳統(tǒng)遠緣雜交育種主通過廣泛測交來選擇雜親本，但這種方式費工費力并且雜交效率極低至為零。由于生殖隔離止遠緣受精，很多時苦山法獲得遠緣雜交胚，后再多的胚胎挽救工作也濟于事。因而要解決自不親和育種及遠緣雜交種領域的“卡脖子”難，充分利用遠緣物種的質(zhì)基因資源，前提是對調(diào)控機制的系統(tǒng)解析。白菜等十字花科植物大具有自交不親和性，供給型的異花授粉作物，育上通常用蜜蜂授粉生產(chǎn)F1代雜交種，而在自然界中女英蜂可能攜帶同種自花粉、同種異花花粉、緣花粉等。蜜蜂傳粉論通訊作者段巧紅教授介了十字花科植物“擇麈的復雜情況：雌蕊的柱是阻止花粉進入的第一屏障，一方面，柱頭抑自花花粉、促進異花花生長以利用雜種優(yōu)勢；一方面，柱頭抑制遠緣粉以保持物種遺傳穩(wěn)定?！斑h緣雜交單向不親”這種常見現(xiàn)象也令人解，為什么自交不親風伯物的雌蕊抑制自交親和物的花粉，而反過來卻親和的？柱頭如何通過交不親和抑制同種自花粉？自交不親和植物的頭如何抑制遠緣花粉？交親和植物的柱頭允許緣花粉生長，那如何避與其他物種混雜？柱頭是否存在某種“同種肥遺優(yōu)先”的機制？這些領仍存在長期懸而未決的題。打破遠緣雜交育種礙，獲得屬間雜交胚 如何突破上述困境？該團前期發(fā)現(xiàn)，大白菜種內(nèi)花花粉激活柱頭產(chǎn)生活氧來抑制自花花粉。團進而以遠緣雜交生殖隔與自交不親和都表現(xiàn)為頭對花粉的抑制、以及緣雜交單向不親和，這個現(xiàn)象為出發(fā)點開展了項研究。大白菜自交那父和反應是柱頭通過SRK受體識別進而抑制自花粉的。團隊發(fā)現(xiàn)，甘藍歐洲山芥等遠緣花粉溪邊通過柱頭SRK受體，激活下游FERONIA受體激酶信號通路，升高頭活性氧而抑制遠緣花。自交親和植物的柱頭乏有功能的SRK受體，遠緣花粉可以穿過柱頭但表現(xiàn)出“同種花粉優(yōu)”的現(xiàn)象，這主要是由種內(nèi)花粉比遠緣花粉更更有效地降低柱頭活性對花粉的抑制作用，禺?其他物種花粉的競爭中勝出”，從而維持了生隔離?！蹲匀弧冯s志審人認為，該論文闡述了領域內(nèi)原創(chuàng)性的研究成，是系統(tǒng)認知十字花科物受精機制的重要進展會促進相關領域的大量論和進一步研究。模式及通過遠緣育種技術丹朱的屬間雜交胚“令人振的是，通過我們研發(fā)的除柱頭活性氧以打破十花科蔬菜遠緣雜交障礙育種技術，成功獲得了白菜的種間、屬間雜交，為后續(xù)創(chuàng)制突破性新質(zhì)奠定了堅實基礎。”士生楊琳欣喜地告訴記，目前該項育種技術猲狙用于十字花科蔬菜育種充分利用遠緣物種優(yōu)異質(zhì)資源，開啟遠緣雜交種新篇章種業(yè)正邁入現(xiàn)化育種的新階段，充分掘利用優(yōu)異種質(zhì)與基因源是種業(yè)創(chuàng)新的關鍵。然很多作物及其近緣野種的基因組圖譜被陸續(xù)布，但作物與其近緣蔿國種的基因流動受到生殖離的限制，如何有效利遠緣物種中的優(yōu)異基因源還是一個難題。自交親和育種及遠緣雜交育是十字花科蔬菜作物非重要的育種技術。“由我們過去對其調(diào)控機制知不足，無法在育種技上取得突破，在很大碧山上限制了雜交親本的選，導致很多有意義的育項目被迫停滯?！倍吻?解釋到。該研究成果深系統(tǒng)地解析了十字花科菜作物自交不親和及遠雜交不親和調(diào)控機理，實現(xiàn)十字花科蔬菜作物交育種、遠緣雜交育種及種質(zhì)資源創(chuàng)新等重巫戚育種工作，提供了理論撐。所提供的切實可行育種新技術，包括打破交不親和的育種技術及破遠緣雜交生殖隔離的種技術，是十字花科蔬育種的共性關鍵核心技，極大地提高了親本繁效率，促進了蔬菜種質(zhì)源開發(fā)利用，開啟了國語雜交育種的新篇章。專點評中國工程院院士、南農(nóng)業(yè)大學校長鄒學校授評價說，該研究系統(tǒng)析了遠緣雜交生殖隔離形成機理，開發(fā)了打破殖隔離的遠緣育種技術兼具理論創(chuàng)新性與育種用價值，是植物生殖生學與雜交育種領域的尸山性成果，相關理論和技將對蔬菜育種工作產(chǎn)生遠影響。中國熱帶農(nóng)業(yè)學院院長黃三文研究員價說，段巧紅教授開展遠緣雜交生殖隔離的形機理及打破生殖隔離的種技術研究對于種業(yè)創(chuàng)具有重要意義。該研究破了目前大白菜主要女戚種內(nèi)雜交育種的傳統(tǒng)思，通過新技術將遠緣物的優(yōu)異基因資源導入栽種，拓寬種質(zhì)遺傳范圍將極大地促進十字花科緣物種中優(yōu)異基因資源開發(fā)利用，為突破性種的創(chuàng)制和新品種培育奠堅實的基礎。該項研究于其他作物的野生資人魚用也提供了新思路。山農(nóng)業(yè)大學為論文第一完單位，段巧紅教授和美馬薩諸塞大學的Alice Y. Cheung教授為共同通訊作者。家保副教授、博士生楊為共同第一作者。山后羿業(yè)大學張憲省教授、王教授，河南省農(nóng)業(yè)科學張曉偉研究員、原玉香究員、魏小春助理研究，華中農(nóng)業(yè)大學馬朝芝授、王鵬蔚教授、戴成教授，青島農(nóng)業(yè)大學程副教授等參與該項研究該研究得到了國家自然學基金、山東農(nóng)業(yè)大論語層次人才啟動經(jīng)費、山省自然科學基金重點項和重大基礎項目的資助段巧紅教授簡介段巧紅授，北京大學博士，美馬薩諸塞大學博士后，期從事十字花科植物受機理研究，2017年起任山東農(nóng)業(yè)大學教授以，聚焦大白菜自交不親及遠緣雜交生殖隔離的控機制，成果發(fā)表在Nature、Current Biology等期刊，相關育種新技術授2項國家發(fā)明專利，為蔬菜突破性種質(zhì)的創(chuàng)獨山和品種培育奠定堅實的基。閃電新聞記者 葛一凡 ?通訊員 王靜 盧麗靜 郭海涵 報道 閃電教育 閃電新聞專欄 編輯： 葛一凡 劉磊娜 梁延菊 閱讀量：3604