山東農(nóng)業(yè)大學(xué)巧紅團(tuán)隊(duì)在《然》（Nature）發(fā)表重要研究成果遠(yuǎn)緣交育種是種質(zhì)新的重要途徑但生殖隔離是緣雜交育種的卡脖子”難題很大程度上限了遠(yuǎn)緣物種中異基因資源的發(fā)利用。北京間2023年1月26日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊自然》（Nature）在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)學(xué)段巧紅教授銜的蔬菜生殖理與育種應(yīng)用隊(duì)的研究成果Nature 期刊發(fā)表的文首頁(yè)團(tuán)隊(duì)探討緣雜交育種的義和難點(diǎn)該研揭示了大白菜十字花科蔬菜過(guò)調(diào)控柱頭活氧水平以維持間生殖隔離的子機(jī)理，并研了打破遠(yuǎn)緣雜生殖隔離的育技術(shù)，成功獲了大白菜的種、屬間遠(yuǎn)緣雜胚，開(kāi)辟了遠(yuǎn)雜交育種的新路和新途徑。緣雜交生殖隔的表型?育種卡脖子”難題而未決，突破論認(rèn)知局限是鍵大白菜是我北方冬貯數(shù)量大的蔬菜，全播種面積約2700萬(wàn)畝，約占全國(guó)蔬菜總播面積的14.4%。自交不親和育種以及遠(yuǎn)緣交育種是大白等十字花科蔬非常重要的育技術(shù)。傳統(tǒng)遠(yuǎn)雜交育種主要過(guò)廣泛測(cè)交來(lái)擇雜交親本，這種方式費(fèi)工費(fèi)力并且雜交率極低甚至為。由于生殖隔阻止遠(yuǎn)緣受精很多時(shí)候無(wú)法得遠(yuǎn)緣雜交胚后續(xù)再多的胚挽救工作也無(wú)于事。因而要決自交不親和種及遠(yuǎn)緣雜交種領(lǐng)域的“卡子”難題，充利用遠(yuǎn)緣物種優(yōu)質(zhì)基因資源前提是對(duì)其調(diào)機(jī)制的系統(tǒng)解。大白菜等十花科植物大多有自交不親和，是典型的異授粉作物，育上通常用蜜蜂粉生產(chǎn)F1代雜交種，而在自界中蜜蜂可能帶同種自花花、同種異花花、遠(yuǎn)緣花粉等蜜蜂傳粉論文訊作者段巧紅授介紹了十字科植物“擇偶的復(fù)雜情況：蕊的柱頭是阻花粉進(jìn)入的第道屏障，一方，柱頭抑制自花粉、促進(jìn)異花粉生長(zhǎng)以利雜種優(yōu)勢(shì)；另方面，柱頭抑遠(yuǎn)緣花粉以保物種遺傳穩(wěn)定?！斑h(yuǎn)緣雜交向不親和”這常見(jiàn)現(xiàn)象也令不解，為什么交不親和植物雌蕊抑制自交和植物的花粉而反過(guò)來(lái)卻是和的？柱頭如通過(guò)自交不親抑制同種自花粉？自交不親植物的柱頭如抑制遠(yuǎn)緣花粉自交親和植物柱頭允許遠(yuǎn)緣粉生長(zhǎng)，那如避免與其他物混雜？柱頭上否存在某種“種花粉優(yōu)先”機(jī)制？這些領(lǐng)仍存在長(zhǎng)期懸未決的難題。打破遠(yuǎn)緣雜交種障礙，獲得間雜交胚如何破上述困境？團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)大白菜種內(nèi)自花粉激活柱頭生活性氧來(lái)抑自花花粉。團(tuán)進(jìn)而以遠(yuǎn)緣雜生殖隔離與自不親和都表現(xiàn)柱頭對(duì)花粉的制、以及遠(yuǎn)緣交單向不親和這兩個(gè)現(xiàn)象為發(fā)點(diǎn)開(kāi)展了本研究。大白菜交不親和反應(yīng)柱頭通過(guò)SRK受體識(shí)別進(jìn)而制自花花粉的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，甘、歐洲山芥等緣花粉也能通柱頭SRK受體，激活下游FERONIA受體激酶信號(hào)通路升高柱頭活性而抑制遠(yuǎn)緣花。自交親和植的柱頭缺乏有能的SRK受體，遠(yuǎn)緣花粉可穿過(guò)柱頭，但現(xiàn)出“同種花優(yōu)先”的現(xiàn)象這主要是由于內(nèi)花粉比遠(yuǎn)緣粉更快更有效降低柱頭活性對(duì)花粉的抑制用，在與其他種花粉的競(jìng)爭(zhēng)“勝出”，從維持了生殖隔?！蹲匀弧冯s審稿人認(rèn)為，論文闡述了該域內(nèi)原創(chuàng)性的究成果，是系認(rèn)知十字花科物受精機(jī)制的要進(jìn)展，會(huì)促相關(guān)領(lǐng)域的大討論和進(jìn)一步究。模式圖及過(guò)遠(yuǎn)緣育種技獲得的屬間雜胚“令人振奮是，通過(guò)我們發(fā)的清除柱頭性氧以打破十花科蔬菜遠(yuǎn)緣交障礙的育種術(shù)，成功獲得大白菜的種間屬間雜交胚，后續(xù)創(chuàng)制突破新種質(zhì)奠定了實(shí)基礎(chǔ)。”博生楊琳欣喜地訴記者，目前項(xiàng)育種技術(shù)正用于十字花科菜育種。?充利用遠(yuǎn)緣物種異種質(zhì)資源，啟遠(yuǎn)緣雜交育新篇章種業(yè)正入現(xiàn)代化育種新階段，充分掘利用優(yōu)異種與基因資源是業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵雖然很多作物其近緣野生種基因組圖譜被續(xù)公布，但作與其近緣野生的基因流動(dòng)受生殖隔離的限，如何有效利遠(yuǎn)緣物種中的異基因資源還一個(gè)難題。自不親和育種及緣雜交育種是字花科蔬菜作非常重要的育技術(shù)。“由于們過(guò)去對(duì)其調(diào)機(jī)制認(rèn)知不足無(wú)法在育種技上取得突破，很大程度上限了雜交親本的配，導(dǎo)致很多意義的育種項(xiàng)被迫停滯?！?巧紅解釋到。研究成果深入統(tǒng)地解析了十花科蔬菜作物交不親和及遠(yuǎn)雜交不親和調(diào)機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)字花科蔬菜作雜交育種、遠(yuǎn)雜交育種、及質(zhì)資源創(chuàng)新等要的育種工作提供了理論支。所提供的切可行的育種新術(shù)，包括打破交不親和的育技術(shù)及打破遠(yuǎn)雜交生殖隔離育種技術(shù)，是字花科蔬菜育的共性關(guān)鍵核技術(shù)，極大地高了親本繁種率，促進(jìn)了蔬種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)用，開(kāi)啟了遠(yuǎn)雜交育種的新章。專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)國(guó)工程院院士湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長(zhǎng)鄒學(xué)校教授價(jià)說(shuō)，該研究統(tǒng)解析了遠(yuǎn)緣交生殖隔離的成機(jī)理，開(kāi)發(fā)打破生殖隔離遠(yuǎn)緣育種技術(shù)兼具理論創(chuàng)新與育種應(yīng)用價(jià)，是植物生殖物學(xué)與雜交育領(lǐng)域的標(biāo)志性果，相關(guān)理論技術(shù)將對(duì)蔬菜種工作產(chǎn)生深影響。中國(guó)熱農(nóng)業(yè)科學(xué)院院黃三文研究員價(jià)說(shuō)，段巧紅授開(kāi)展的遠(yuǎn)緣交生殖隔離的成機(jī)理及打破殖隔離的育種術(shù)研究對(duì)于種創(chuàng)新具有重要義。該研究突了目前大白菜要利用種內(nèi)雜育種的傳統(tǒng)思，通過(guò)新技術(shù)遠(yuǎn)緣物種的優(yōu)基因資源導(dǎo)入培種，拓寬種遺傳范圍，將大地促進(jìn)十字科遠(yuǎn)緣物種中異基因資源的發(fā)利用，為突性種質(zhì)的創(chuàng)制新品種培育奠堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。項(xiàng)研究對(duì)于其作物的野生資利用也提供了思路。山東農(nóng)大學(xué)為論文第完成單位，段紅教授和美國(guó)薩諸塞大學(xué)的Alice Y. Cheung教授為共同通作者。黃家保教授、博士生琳為共同第一者。山東農(nóng)業(yè)學(xué)張憲省教授王年教授，河省農(nóng)業(yè)科學(xué)院曉偉研究員、玉香研究員、小春助理研究，華中農(nóng)業(yè)大馬朝芝教授、鵬蔚教授、戴副教授，青島業(yè)大學(xué)程斐副授等參與該項(xiàng)究。該研究得了國(guó)家自然科基金、山東農(nóng)大學(xué)高層次人啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)、山省自然科學(xué)基重點(diǎn)項(xiàng)目和重基礎(chǔ)項(xiàng)目的資。段巧紅教授介段巧紅教授北京大學(xué)博士美國(guó)馬薩諸塞學(xué)博士后，長(zhǎng)從事十字花科物受精機(jī)理研，2017年起任山東農(nóng)業(yè)大教授以來(lái)，聚大白菜自交不和及遠(yuǎn)緣雜交殖隔離的調(diào)控制，成果發(fā)表Nature、Current Biology等期刊，相關(guān)育種新技術(shù)授2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，為蔬菜突性種質(zhì)的創(chuàng)制新品種培育奠堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。東農(nóng)業(yè)大學(xué)歡更多有志青年學(xué)家加入蔬菜殖機(jī)理與育種用團(tuán)隊(duì)，共同事蔬菜育種事?
