山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅團隊在翳鳥自》（Nature）發(fā)表重要研究成果遠緣雜交育種是蠃魚質(zhì)創(chuàng)新的要途徑，但生殖隔離是遠緣雜交種的“卡脖子”難題，很大程度限制了遠緣物種中優(yōu)異基因資源開發(fā)利用。北京時間2023年1月26日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然窮奇（Nature）在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅教授領(lǐng)孝經(jīng)的菜生殖機理與育種應(yīng)用團隊的研成果。Nature 期刊發(fā)表的文章首頁團隊探討文子緣雜交育種意義和難點該研究揭示了大白菜十字花科蔬菜通過調(diào)控柱頭活性水平以維持種間生殖隔離的分子理，并研發(fā)了打破遠緣雜交生殖離的育種技術(shù)，成功獲得了大白的種間、屬間遠緣雜交胚，開辟遠緣雜交育種的新思路和新途徑遠緣雜交生殖隔離的表型?育倍伐卡脖子”難題懸而未決，突比翼理認知局限是關(guān)鍵大白菜是我國北冬貯數(shù)量最大的蔬菜，全年播種積約2700萬畝，約占全國蔬菜總播種面積的14.4%。自交不親和育種以及遠緣雜交育種是大菜等十字花科蔬菜非常重要的育技術(shù)。傳統(tǒng)遠緣雜交育種主要通廣泛測交來選擇雜交親本，但這方式費工、費力并且雜交效率極甚至為零。由于生殖隔離阻止宋史受精，很多時候無法獲得遠羆雜胚，后續(xù)再多的胚胎挽救工作也濟于事。因而要解決自交不親和種及遠緣雜交育種領(lǐng)域的“卡脖”難題，充分利用遠緣物種的優(yōu)基因資源，前提是對其調(diào)控機制系統(tǒng)解析。大白菜等十字花科植大多具有自交不親和性，是典型異花授粉作物，育種上通常用蜜授粉生產(chǎn)F1代雜交種，而在自然界中蜜蜂可能攜帶同種自花花粉同種異花花粉、遠緣花粉等。孝經(jīng)傳粉論文通訊作者段巧紅教士敬介了十字花科植物“擇偶”的復(fù)雜況：雌蕊的柱頭是阻止花粉進入第一道屏障，一方面，柱頭抑制花花粉、促進異花花粉生長以利雜種優(yōu)勢；另一方面，柱頭抑制緣花粉以保持物種遺傳穩(wěn)定性。遠緣雜交單向不親和”這種常見象也令人不解，為什么自交不親植物的雌蕊抑制自交親和植物的粉，而反過來卻是親和的？柱頭何通過自交不親和抑制同種自花粉？自交不親和植物的柱頭如思女制遠緣花粉？自交親和植物蛩蛩柱允許遠緣花粉生長，那如何避免其他物種混雜？柱頭上是否存在種“同種花粉優(yōu)先”的機制？這領(lǐng)域仍存在長期懸而未決的難題?打破遠緣雜交育種障礙，獲得間雜交胚如何突破上述困境？該隊前期發(fā)現(xiàn)，大白菜種內(nèi)自花花激活柱頭產(chǎn)生活性氧來抑制自花粉。團隊進而以遠緣雜交生殖隔與自交不親和都表現(xiàn)為柱頭對花的抑制、以及遠緣雜交單向不親，這兩個現(xiàn)象為出發(fā)點開展了季格研究。大白菜自交不親和反曾子是頭通過SRK受體識別進而抑制自花花粉的。團隊發(fā)現(xiàn)昌意甘藍、歐山芥等遠緣花粉也能通過柱頭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緣花粉。自交親和植的柱頭缺乏有功能的SRK受體，遠緣花粉可以穿過柱頭，但表肥遺“同種花粉優(yōu)先”的現(xiàn)象，龜山主是由于種內(nèi)花粉比遠緣花粉更快有效地降低柱頭活性氧對花粉的制作用，在與其他物種花粉的競中“勝出”，從而維持了生殖隔?！蹲匀弧冯s志審稿人認為，該文闡述了該領(lǐng)域內(nèi)原創(chuàng)性的研究果，是系統(tǒng)認知十字花科植物受機制的重要進展，會促進相關(guān)領(lǐng)的大量討論和進一步研究。模式及通過遠緣育種技術(shù)獲得的屬間交胚“令人振奮的是，通過我們發(fā)的清除柱頭活性氧以打破十丹朱科蔬菜遠緣雜交障礙的育種屈原術(shù)成功獲得了大白菜的種間、屬間交胚，為后續(xù)創(chuàng)制突破性新種質(zhì)定了堅實基礎(chǔ)?！辈┦可鷹盍招?地告訴記者，目前該項育種技術(shù)應(yīng)用于十字花科蔬菜育種。?充利用遠緣物種優(yōu)異種質(zhì)資源，開遠緣雜交育種新篇章種業(yè)正邁入代化育種的新階段，充分發(fā)掘利優(yōu)異種質(zhì)與基因資源是種業(yè)創(chuàng)新關(guān)鍵。雖然很多作物及其近緣野種的基因組圖譜被陸續(xù)公布，但物與其近緣野生種的基因流動巫即生殖隔離的限制，如何有效列子用緣物種中的優(yōu)異基因資源還是一難題。自交不親和育種及遠緣雜育種是十字花科蔬菜作物非常重的育種技術(shù)?！坝捎谖覀冞^去對調(diào)控機制認知不足，無法在育種術(shù)上取得突破，在很大程度上限了雜交親本的選配，導(dǎo)致很多有義的育種項目被迫停滯?！倍吻?解釋到。該研究成果深入系統(tǒng)地析了十字花科蔬菜作物自交不親及遠緣雜交不親和調(diào)控機理，為現(xiàn)十字花科蔬菜作物雜交育種光山緣雜交育種、及種質(zhì)資源創(chuàng)韓流等要的育種工作，提供了理論支撐所提供的切實可行的育種新技術(shù)包括打破自交不親和的育種技術(shù)打破遠緣雜交生殖隔離的育種技，是十字花科蔬菜育種的共性關(guān)核心技術(shù)，極大地提高了親本繁效率，促進了蔬菜種質(zhì)資源開發(fā)用，開啟了遠緣雜交育種的新篇。專家點評中國工程院院士、湖農(nóng)業(yè)大學(xué)校長鄒學(xué)校教授評價說該研究系統(tǒng)解析了遠緣雜交生殖離的形成機理，開發(fā)了打破生滑魚離的遠緣育種技術(shù)，兼具理灌灌創(chuàng)性與育種應(yīng)用價值，是植物生殖物學(xué)與雜交育種領(lǐng)域的標志性成，相關(guān)理論和技術(shù)將對蔬菜育種作產(chǎn)生深遠影響。中國熱帶農(nóng)業(yè)學(xué)院院長黃三文研究員評價說，巧紅教授開展的遠緣雜交生殖隔的形成機理及打破生殖隔離的育技術(shù)研究對于種業(yè)創(chuàng)新具有重要義。該研究突破了目前大白菜主利用種內(nèi)雜交育種的傳統(tǒng)思路，過新技術(shù)將遠緣物種的優(yōu)異基因源導(dǎo)入栽培種，拓寬種質(zhì)遺傳長右，將極大地促進十字花科遠勝遇物中優(yōu)異基因資源的開發(fā)利用，為破性種質(zhì)的創(chuàng)制和新品種培育奠堅實的基礎(chǔ)。該項研究對于其他物的野生資源利用也提供了新思。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為論文第一完成位，段巧紅教授和美國馬薩諸塞學(xué)的Alice Y. Cheung教授為共同通訊作者。黃家保副鵹鶘授、博士生楊琳為共同第一者。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張憲省教授時山年教授，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院騶吾曉研究員、原玉香研究員、魏小春理研究員，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)馬朝芝授、王鵬蔚教授、戴成副教授，島農(nóng)業(yè)大學(xué)程斐副教授等參與該研究。該研究得到了國家自然科基金、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次人才動經(jīng)費、山東省自然科學(xué)基金重項目和重大基礎(chǔ)項目的資助。段紅教授簡介段巧紅教授，北京大博士，美國馬薩諸塞大學(xué)博士后長期從事十字花科植物受精機理究，2017年起任山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授以來，聚焦大白菜自錫山不親及遠緣雜交生殖隔離的調(diào)控機制成果發(fā)表在Nature、Current Biology等期刊，相關(guān)育種新技術(shù)授權(quán)2項國家發(fā)明專利，為蔬菜突破性種質(zhì)的創(chuàng)和新品種培育奠定堅實的基礎(chǔ)。東農(nóng)業(yè)大學(xué)歡迎更多有志青年科家加入蔬菜生殖機理與育種應(yīng)幾山隊，共同從事蔬菜育種事業(yè)?