齊魯網(wǎng)·閃電新1月26日訊?遠(yuǎn)緣雜交育種是種創(chuàng)新的重要途徑但生殖隔離是遠(yuǎn)雜交育種的“卡子”難題，很大度上限制了遠(yuǎn)緣種中優(yōu)異基因資的開發(fā)利用。北時間2023年1月26日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《自》（Nature）在線發(fā)表了山農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅授領(lǐng)銜的蔬菜生機(jī)理與育種應(yīng)用隊(duì)的研究成果????視頻來自東農(nóng)業(yè)大學(xué)Nature 期刊發(fā)表的文章首頁團(tuán)隊(duì)討遠(yuǎn)緣雜交育種意義和難點(diǎn)該研揭示了大白菜等字花科蔬菜通過控柱頭活性氧水以維持種間生殖離的分子機(jī)理，研發(fā)了打破遠(yuǎn)緣交生殖隔離的育技術(shù)，成功獲得大白菜的種間、間遠(yuǎn)緣雜交胚，辟了遠(yuǎn)緣雜交育的新思路和新途。遠(yuǎn)緣雜交生殖離的表型育種“脖子”難題懸而決，突破理論認(rèn)局限是關(guān)鍵大白是我國北方冬貯量最大的蔬菜，年播種面積約2700萬畝，約占全國蔬菜總播種面的14.4%。自交不親和育種以遠(yuǎn)緣雜交育種是白菜等十字花科菜非常重要的育技術(shù)。傳統(tǒng)遠(yuǎn)緣交育種主要通過泛測交來選擇雜親本，但這種方費(fèi)工、費(fèi)力并且交效率極低甚至零。由于生殖隔阻止遠(yuǎn)緣受精，多時候無法獲得緣雜交胚，后續(xù)多的胚胎挽救工也無濟(jì)于事。因要解決自交不親育種及遠(yuǎn)緣雜交種領(lǐng)域的“卡脖”難題，充分利遠(yuǎn)緣物種的優(yōu)質(zhì)因資源，前提是其調(diào)控機(jī)制的系解析。大白菜等字花科植物大多有自交不親和性是典型的異花授作物，育種上通用蜜蜂授粉生產(chǎn)F1代雜交種，而在自然界中蜜蜂可攜帶同種自花花、同種異花花粉遠(yuǎn)緣花粉等。蜜傳粉論文通訊作段巧紅教授介紹十字花科植物“偶”的復(fù)雜情況雌蕊的柱頭是阻花粉進(jìn)入的第一屏障，一方面，頭抑制自花花粉促進(jìn)異花花粉生以利用雜種優(yōu)勢另一方面，柱頭制遠(yuǎn)緣花粉以保物種遺傳穩(wěn)定性“遠(yuǎn)緣雜交單向親和”這種常見象也令人不解，什么自交不親和物的雌蕊抑制自親和植物的花粉而反過來卻是親的？柱頭如何通自交不親和抑制種自花花粉？自不親和植物的柱如何抑制遠(yuǎn)緣花？自交親和植物柱頭允許遠(yuǎn)緣花生長，那如何避與其他物種混雜柱頭上是否存在種“同種花粉優(yōu)”的機(jī)制？這些域仍存在長期懸未決的難題。打遠(yuǎn)緣雜交育種障，獲得屬間雜交 如何突破上述困境？該團(tuán)隊(duì)前期現(xiàn)，大白菜種內(nèi)花花粉激活柱頭生活性氧來抑制花花粉。團(tuán)隊(duì)進(jìn)以遠(yuǎn)緣雜交生殖離與自交不親和表現(xiàn)為柱頭對花的抑制、以及遠(yuǎn)雜交單向不親和這兩個現(xiàn)象為出點(diǎn)開展了本項(xiàng)研。大白菜自交不和反應(yīng)是柱頭通SRK受體識別進(jìn)而抑制自花花粉。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，甘、歐洲山芥等遠(yuǎn)花粉也能通過柱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)緣花。自交親和植物柱頭缺乏有功能SRK受體，遠(yuǎn)緣花粉可以穿過柱，但表現(xiàn)出“同花粉優(yōu)先”的現(xiàn)，這主要是由于內(nèi)花粉比遠(yuǎn)緣花更快更有效地降柱頭活性氧對花的抑制作用，在其他物種花粉的爭中“勝出”，而維持了生殖隔?！蹲匀弧冯s志稿人認(rèn)為，該論闡述了該領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)性的研究成果是系統(tǒng)認(rèn)知十字科植物受精機(jī)制重要進(jìn)展，會促相關(guān)領(lǐng)域的大量論和進(jìn)一步研究模式圖及通過遠(yuǎn)育種技術(shù)獲得的間雜交胚“令人奮的是，通過我研發(fā)的清除柱頭性氧以打破十字科蔬菜遠(yuǎn)緣雜交礙的育種技術(shù)，功獲得了大白菜種間、屬間雜交，為后續(xù)創(chuàng)制突性新種質(zhì)奠定了實(shí)基礎(chǔ)。”博士楊琳欣喜地告訴者，目前該項(xiàng)育技術(shù)正應(yīng)用于十花科蔬菜育種。分利用遠(yuǎn)緣物種異種質(zhì)資源，開遠(yuǎn)緣雜交育種新章種業(yè)正邁入現(xiàn)化育種的新階段充分發(fā)掘利用優(yōu)種質(zhì)與基因資源種業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵雖然很多作物及近緣野生種的基組圖譜被陸續(xù)公，但作物與其近野生種的基因流受到生殖隔離的制，如何有效利遠(yuǎn)緣物種中的優(yōu)基因資源還是一難題。自交不親育種及遠(yuǎn)緣雜交種是十字花科蔬作物非常重要的種技術(shù)。“由于們過去對其調(diào)控制認(rèn)知不足，無在育種技術(shù)上取突破，在很大程上限制了雜交親的選配，導(dǎo)致很有意義的育種項(xiàng)被迫停滯。”段紅解釋到。該研成果深入系統(tǒng)地析了十字花科蔬作物自交不親和遠(yuǎn)緣雜交不親和控機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)字花科蔬菜作物交育種、遠(yuǎn)緣雜育種、及種質(zhì)資創(chuàng)新等重要的育工作，提供了理支撐。所提供的實(shí)可行的育種新術(shù)，包括打破自不親和的育種技及打破遠(yuǎn)緣雜交殖隔離的育種技，是十字花科蔬育種的共性關(guān)鍵心技術(shù)，極大地高了親本繁種效，促進(jìn)了蔬菜種資源開發(fā)利用，啟了遠(yuǎn)緣雜交育的新篇章。專家評中國工程院院、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長鄒學(xué)校教授評說，該研究系統(tǒng)析了遠(yuǎn)緣雜交生隔離的形成機(jī)理開發(fā)了打破生殖離的遠(yuǎn)緣育種技，兼具理論創(chuàng)新與育種應(yīng)用價值是植物生殖生物與雜交育種領(lǐng)域標(biāo)志性成果，相理論和技術(shù)將對菜育種工作產(chǎn)生遠(yuǎn)影響。中國熱農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長三文研究員評價，段巧紅教授開的遠(yuǎn)緣雜交生殖離的形成機(jī)理及破生殖隔離的育技術(shù)研究對于種創(chuàng)新具有重要意。該研究突破了前大白菜主要利種內(nèi)雜交育種的統(tǒng)思路，通過新術(shù)將遠(yuǎn)緣物種的異基因資源導(dǎo)入培種，拓寬種質(zhì)傳范圍，將極大促進(jìn)十字花科遠(yuǎn)物種中優(yōu)異基因源的開發(fā)利用，突破性種質(zhì)的創(chuàng)和新品種培育奠堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該研究對于其他作的野生資源利用提供了新思路。東農(nóng)業(yè)大學(xué)為論第一完成單位，巧紅教授和美國薩諸塞大學(xué)的Alice Y. Cheung教授為共同通訊作者。家保副教授、博生楊琳為共同第作者。山東農(nóng)業(yè)學(xué)張憲省教授、年教授，河南省業(yè)科學(xué)院張曉偉究員、原玉香研員、魏小春助理究員，華中農(nóng)業(yè)學(xué)馬朝芝教授、鵬蔚教授、戴成教授，青島農(nóng)業(yè)學(xué)程斐副教授等與該項(xiàng)研究。該究得到了國家自科學(xué)基金、山東業(yè)大學(xué)高層次人啟動經(jīng)費(fèi)、山東自然科學(xué)基金重項(xiàng)目和重大基礎(chǔ)目的資助。段巧教授簡介段巧紅授，北京大學(xué)博，美國馬薩諸塞學(xué)博士后，長期事十字花科植物精機(jī)理研究，2017年起任山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授以來聚焦大白菜自交親和及遠(yuǎn)緣雜交殖隔離的調(diào)控機(jī)，成果發(fā)表在Nature、Current Biology等期刊，相關(guān)育種新技術(shù)權(quán)2項(xiàng)國家發(fā)明專利，為蔬菜突吳子種質(zhì)的創(chuàng)制和新種培育奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。閃電新聞者 葛一凡 ?通訊員 王靜 盧麗靜 郭海涵 報(bào)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