山東農(nóng)業(yè)大段巧紅團(tuán)隊《自然》（Nature）發(fā)表重要研成果遠(yuǎn)緣雜育種是種質(zhì)新的重要途，但生殖隔是遠(yuǎn)緣雜交種的“卡脖”難題，很程度上限制遠(yuǎn)緣物種中異基因資源開發(fā)利用。京時間2023年1月26日，國際著學(xué)術(shù)期刊《然》（Nature）在線發(fā)表了山東業(yè)大學(xué)段巧教授領(lǐng)銜的菜生殖機(jī)理育種應(yīng)用團(tuán)的研究成果Nature 期刊發(fā)表的文章首頁團(tuán)探討遠(yuǎn)緣雜育種的意義難點(diǎn)該研究示了大白菜十字花科蔬通過調(diào)控柱活性氧水平維持種間生隔離的分子理，并研發(fā)打破遠(yuǎn)緣雜生殖隔離的種技術(shù)，成獲得了大白的種間、屬遠(yuǎn)緣雜交胚開辟了遠(yuǎn)緣交育種的新路和新途徑遠(yuǎn)緣雜交生隔離的表型育種“卡脖”難題懸而決，突破理認(rèn)知局限是鍵大白菜是國北方冬貯量最大的蔬，全年播種積約2700萬畝，約占國蔬菜總播面積的14.4%。自交不親和育種以遠(yuǎn)緣雜交育是大白菜等字花科蔬菜常重要的育技術(shù)。傳統(tǒng)緣雜交育種要通過廣泛交來選擇雜親本，但這方式費(fèi)工、力并且雜交率極低甚至零。由于生隔離阻止遠(yuǎn)受精，很多候無法獲得緣雜交胚，續(xù)再多的胚挽救工作也濟(jì)于事。因要解決自交親和育種及緣雜交育種域的“卡脖”難題，充利用遠(yuǎn)緣物的優(yōu)質(zhì)基因源，前提是其調(diào)控機(jī)制系統(tǒng)解析。白菜等十字科植物大多有自交不親性，是典型異花授粉作，育種上通用蜜蜂授粉產(chǎn)F1代雜交種，而在自界中蜜蜂可攜帶同種自花粉、同種花花粉、遠(yuǎn)花粉等。蜜傳粉論文通作者段巧紅授介紹了十花科植物“偶”的復(fù)雜況：雌蕊的頭是阻止花進(jìn)入的第一屏障，一方，柱頭抑制花花粉、促異花花粉生以利用雜種勢；另一方，柱頭抑制緣花粉以保物種遺傳穩(wěn)性?！斑h(yuǎn)緣交單向不親”這種常見象也令人不，為什么自不親和植物雌蕊抑制自親和植物的粉，而反過卻是親和的柱頭如何通自交不親和制同種自花粉？自交不和植物的柱如何抑制遠(yuǎn)花粉？自交和植物的柱允許遠(yuǎn)緣花生長，那如避免與其他種混雜？柱上是否存在種“同種花優(yōu)先”的機(jī)？這些領(lǐng)域存在長期懸未決的難題?打破遠(yuǎn)緣交育種障礙獲得屬間雜胚如何突破述困境？該隊前期發(fā)現(xiàn)大白菜種內(nèi)花花粉激活頭產(chǎn)生活性來抑制自花粉。團(tuán)隊進(jìn)以遠(yuǎn)緣雜交殖隔離與自不親和都表為柱頭對花的抑制、以遠(yuǎn)緣雜交單不親和，這個現(xiàn)象為出點(diǎn)開展了本研究。大白自交不親和應(yīng)是柱頭通SRK受體識別進(jìn)而抑制花花粉的。隊發(fā)現(xiàn)，甘、歐洲山芥遠(yuǎn)緣花粉也通過柱頭SRK受體，激活下游FERONIA受體激酶信號通路升高柱頭活氧而抑制遠(yuǎn)花粉。自交和植物的柱缺乏有功能SRK受體，遠(yuǎn)緣花粉可穿過柱頭，表現(xiàn)出“同花粉優(yōu)先”現(xiàn)象，這主是由于種內(nèi)粉比遠(yuǎn)緣花更快更有效降低柱頭活氧對花粉的制作用，在其他物種花的競爭中“出”，從而持了生殖隔?！蹲匀弧?志審稿人認(rèn)，該論文闡了該領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)性的研究果，是系統(tǒng)知十字花科物受精機(jī)制重要進(jìn)展，促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)的大量討論進(jìn)一步研究模式圖及通遠(yuǎn)緣育種技獲得的屬間交胚“令人奮的是，通我們研發(fā)的除柱頭活性以打破十字科蔬菜遠(yuǎn)緣交障礙的育技術(shù)，成功得了大白菜種間、屬間交胚，為后創(chuàng)制突破性種質(zhì)奠定了實(shí)基礎(chǔ)?！?士生楊琳欣地告訴記者目前該項育技術(shù)正應(yīng)用十字花科蔬育種。?充利用遠(yuǎn)緣物優(yōu)異種質(zhì)資，開啟遠(yuǎn)緣交育種新篇種業(yè)正邁入代化育種的階段，充分掘利用優(yōu)異質(zhì)與基因資是種業(yè)創(chuàng)新關(guān)鍵。雖然多作物及其緣野生種的因組圖譜被續(xù)公布，但物與其近緣生種的基因動受到生殖離的限制，何有效利用緣物種中的異基因資源是一個難題自交不親和種及遠(yuǎn)緣雜育種是十字科蔬菜作物常重要的育技術(shù)。“由我們過去對調(diào)控機(jī)制認(rèn)不足，無法育種技術(shù)上得突破，在大程度上限了雜交親本選配，導(dǎo)致多有意義的種項目被迫滯。”段巧解釋到。該究成果深入統(tǒng)地解析了字花科蔬菜物自交不親及遠(yuǎn)緣雜交親和調(diào)控機(jī)，為實(shí)現(xiàn)十花科蔬菜作雜交育種、緣雜交育種及種質(zhì)資源新等重要的種工作，提了理論支撐所提供的切可行的育種技術(shù)，包括破自交不親的育種技術(shù)打破遠(yuǎn)緣雜生殖隔離的種技術(shù)，是字花科蔬菜種的共性關(guān)核心技術(shù)，大地提高了本繁種效率促進(jìn)了蔬菜質(zhì)資源開發(fā)用，開啟了緣雜交育種新篇章。專點(diǎn)評中國工院院士、湖農(nóng)業(yè)大學(xué)校鄒學(xué)校教授價說，該研系統(tǒng)解析了緣雜交生殖離的形成機(jī)，開發(fā)了打生殖隔離的緣育種技術(shù)兼具理論創(chuàng)性與育種應(yīng)價值，是植生殖生物學(xué)雜交育種領(lǐng)的標(biāo)志性成，相關(guān)理論技術(shù)將對蔬育種工作產(chǎn)深遠(yuǎn)影響。國熱帶農(nóng)業(yè)學(xué)院院長黃文研究員評說，段巧紅授開展的遠(yuǎn)雜交生殖隔的形成機(jī)理打破生殖隔的育種技術(shù)究對于種業(yè)新具有重要義。該研究破了目前大菜主要利用內(nèi)雜交育種傳統(tǒng)思路，過新技術(shù)將緣物種的優(yōu)基因資源導(dǎo)栽培種，拓種質(zhì)遺傳范，將極大地進(jìn)十字花科緣物種中優(yōu)基因資源的發(fā)利用，為破性種質(zhì)的制和新品種育奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。該項究對于其他物的野生資利用也提供新思路。山農(nóng)業(yè)大學(xué)為文第一完成位，段巧紅授和美國馬諸塞大學(xué)的Alice Y. Cheung教授為共同通訊作者黃家保副教、博士生楊為共同第一者。山東農(nóng)大學(xué)張憲省授、王年教，河南省農(nóng)科學(xué)院張曉研究員、原香研究員、小春助理研員，華中農(nóng)大學(xué)馬朝芝授、王鵬蔚授、戴成副授，青島農(nóng)大學(xué)程斐副授等參與該研究。該研得到了國家然科學(xué)基金山東農(nóng)業(yè)大高層次人才動經(jīng)費(fèi)、山省自然科學(xué)金重點(diǎn)項目重大基礎(chǔ)項的資助。段紅教授簡介巧紅教授，京大學(xué)博士美國馬薩諸大學(xué)博士后長期從事十花科植物受機(jī)理研究，2017年起任山東農(nóng)業(yè)大教授以來，焦大白菜自不親和及遠(yuǎn)雜交生殖隔的調(diào)控機(jī)制成果發(fā)表在Nature、Current Biology等期刊，相關(guān)育種技術(shù)授權(quán)2項國家發(fā)明專，為蔬菜突性種質(zhì)的創(chuàng)和新品種培奠定堅實(shí)的礎(chǔ)。山東農(nóng)大學(xué)歡迎更有志青年科家加入蔬菜殖機(jī)理與育應(yīng)用團(tuán)隊，同從事蔬菜種事業(yè)?
