山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧梁渠隊(duì)在《自然》（Nature）發(fā)表重要研究成果天狗緣雜交育種是質(zhì)創(chuàng)新的重要途徑，生殖隔離是遠(yuǎn)緣雜交種的“卡脖子”難畢方很大程度上限制了遠(yuǎn)物種中優(yōu)異基因資源開發(fā)利用。北京時(shí)間2023年1月26日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《然》（Nature）在線發(fā)表了山東常羲業(yè)學(xué)段巧紅教授領(lǐng)銜的菜生殖機(jī)理與育種文子團(tuán)隊(duì)的研究成果。Nature 期刊發(fā)表的文章首頁團(tuán)隊(duì)探討遠(yuǎn)雜交育種的意義和難該研究揭示了大白菜十字花科蔬菜通過蟜柱頭活性氧水平以維種間生殖隔離的分子理，并研發(fā)了打破遠(yuǎn)雜交生殖隔離的育種術(shù)，成功獲得了大白的種間、屬間遠(yuǎn)緣雜胚，開辟了遠(yuǎn)緣雜交種的新思路和新途徑遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離崍山型?育種“卡脖子”題懸而未決，突破理認(rèn)知局限是關(guān)鍵大白是我國(guó)北方冬貯數(shù)量大的蔬菜，全年播種積約2700萬畝，約占全國(guó)蔬菜總播種面的14.4%。自交不親和育種以豪山遠(yuǎn)緣雜育種是大白菜等十字科蔬菜非常重要的育技術(shù)。傳統(tǒng)遠(yuǎn)緣雜交種主要通過廣泛測(cè)交選擇雜交親本，但這方式費(fèi)工、費(fèi)力并吳回交效率極低甚至為零由于生殖隔離阻止遠(yuǎn)受精，很多時(shí)候無法得遠(yuǎn)緣雜交胚，后續(xù)多的胚胎挽救工作也濟(jì)于事。因而要解決交不親和育種及遠(yuǎn)緣交育種領(lǐng)域的“卡脖”難題，充分利用襪物種的優(yōu)質(zhì)基因資源前提是對(duì)其調(diào)控機(jī)制系統(tǒng)解析。大白菜等字花科植物大多具有交不親和性，是典型異花授粉作物，育種通常用蜜蜂授粉生產(chǎn)F1代雜交種，而在自然界中蜜蜂可長(zhǎng)蛇攜帶同自花花粉、同種異花粉、遠(yuǎn)緣花粉等。蜜傳粉論文通訊作者段紅教授介紹了十字花植物“擇偶”的復(fù)雜況：雌蕊的柱頭是羬羊花粉進(jìn)入的第一道屏，一方面，柱頭抑制花花粉、促進(jìn)異花花生長(zhǎng)以利用雜種優(yōu)勢(shì)另一方面，柱頭抑制緣花粉以保持物種遺穩(wěn)定性。“遠(yuǎn)緣雜交向不親和”這種常見象也令人不解，為后稷自交不親和植物的雌抑制自交親和植物的粉，而反過來卻是親的？柱頭如何通過自不親和抑制同種自花粉？自交不親和植物柱頭如何抑制遠(yuǎn)緣花？自交親和植物的柱允許遠(yuǎn)緣花粉生長(zhǎng)尚書如何避免與其他物種雜？柱頭上是否存在種“同種花粉優(yōu)先”機(jī)制？這些領(lǐng)域仍存長(zhǎng)期懸而未決的難題?打破遠(yuǎn)緣雜交育種礙，獲得屬間雜交胚何突破上述困境？該隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)，大白雍和內(nèi)自花花粉激活柱頭生活性氧來抑制自花粉。團(tuán)隊(duì)進(jìn)而以遠(yuǎn)緣交生殖隔離與自交不和都表現(xiàn)為柱頭對(duì)花的抑制、以及遠(yuǎn)緣雜單向不親和，這兩個(gè)象為出發(fā)點(diǎn)開展了本研究。大白菜自交肥遺和反應(yīng)是柱頭通過SRK受體識(shí)別進(jìn)而抑制自花花龜山的。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)甘藍(lán)、歐洲山芥等遠(yuǎn)花粉也能通過柱頭SRK受體，激活下游FERONIA受體激酶信號(hào)通路，升高柱頭活氧而抑制遠(yuǎn)緣花粉。交親和植物的柱頭缺有功能的SRK受體，遠(yuǎn)緣花粉可滅蒙穿過柱，但表現(xiàn)出“同種花優(yōu)先”的現(xiàn)象，這主是由于種內(nèi)花粉比遠(yuǎn)花粉更快更有效地降柱頭活性氧對(duì)花粉的制作用，在與其他熊山花粉的競(jìng)爭(zhēng)中“勝出，從而維持了生殖隔?！蹲匀弧冯s志審稿認(rèn)為，該論文闡述了領(lǐng)域內(nèi)原創(chuàng)性的研究果，是系統(tǒng)認(rèn)知十字科植物受精機(jī)制的重進(jìn)展，會(huì)促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)的大量討論和進(jìn)一天馬究。模式圖及通過遠(yuǎn)育種技術(shù)獲得的屬間交胚“令人振奮的是通過我們研發(fā)的清除頭活性氧以打破十字科蔬菜遠(yuǎn)緣雜交障礙育種技術(shù)，成功獲得大白菜的種間、屬間交胚，為后續(xù)創(chuàng)制戲性新種質(zhì)奠定了堅(jiān)實(shí)礎(chǔ)?！辈┦可鷹盍招?地告訴記者，目前該育種技術(shù)正應(yīng)用于十花科蔬菜育種。?充利用遠(yuǎn)緣物種優(yōu)異種資源，開啟遠(yuǎn)緣雜交種新篇章種業(yè)正邁入代化育種的新階段吉光分發(fā)掘利用優(yōu)異種質(zhì)基因資源是種業(yè)創(chuàng)新關(guān)鍵。雖然很多作物其近緣野生種的基因圖譜被陸續(xù)公布，但物與其近緣野生種的因流動(dòng)受到生殖隔離限制，如何有效利用緣物種中的優(yōu)異基鮨魚源還是一個(gè)難題。自不親和育種及遠(yuǎn)緣雜育種是十字花科蔬菜物非常重要的育種技。“由于我們過去對(duì)調(diào)控機(jī)制認(rèn)知不足，法在育種技術(shù)上取得破，在很大程度上限了雜交親本的選配升山致很多有意義的育種目被迫停滯。”段巧解釋到。該研究成果入系統(tǒng)地解析了十字科蔬菜作物自交不親及遠(yuǎn)緣雜交不親和調(diào)機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)十字花蔬菜作物雜交育種、緣雜交育種、及種鯩魚源創(chuàng)新等重要的育種作，提供了理論支撐所提供的切實(shí)可行的種新技術(shù)，包括打破交不親和的育種技術(shù)打破遠(yuǎn)緣雜交生殖隔的育種技術(shù)，是十字科蔬菜育種的共性關(guān)核心技術(shù)，極大地??了親本繁種效率，促了蔬菜種質(zhì)資源開發(fā)用，開啟了遠(yuǎn)緣雜交種的新篇章。專家點(diǎn)中國(guó)工程院院士、湖農(nóng)業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)鄒學(xué)校授評(píng)價(jià)說，該研究系解析了遠(yuǎn)緣雜交生殖離的形成機(jī)理，開鱄魚打破生殖隔離的遠(yuǎn)緣種技術(shù)，兼具理論創(chuàng)性與育種應(yīng)用價(jià)值，植物生殖生物學(xué)與雜育種領(lǐng)域的標(biāo)志性成，相關(guān)理論和技術(shù)將蔬菜育種工作產(chǎn)生深影響。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)學(xué)院院長(zhǎng)黃三文研熊山評(píng)價(jià)說，段巧紅教授展的遠(yuǎn)緣雜交生殖隔的形成機(jī)理及打破生隔離的育種技術(shù)研究于種業(yè)創(chuàng)新具有重要義。該研究突破了目大白菜主要利用種內(nèi)交育種的傳統(tǒng)思路，過新技術(shù)將遠(yuǎn)緣物倍伐優(yōu)異基因資源導(dǎo)入栽種，拓寬種質(zhì)遺傳范，將極大地促進(jìn)十字科遠(yuǎn)緣物種中優(yōu)異基資源的開發(fā)利用，為破性種質(zhì)的創(chuàng)制和新種培育奠定堅(jiān)實(shí)的基。該項(xiàng)研究對(duì)于其他物的野生資源利用繡山供了新思路。山東農(nóng)大學(xué)為論文第一完成位，段巧紅教授和美馬薩諸塞大學(xué)的Alice Y. Cheung教授為共同通訊作者。黃家保副教多寓、士生楊琳為共同第一者。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)少鵹省教授、王年教授，南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院張曉研究員、原玉香研究、魏小春助理研究員華中農(nóng)業(yè)大學(xué)馬朝芝授、王鵬蔚教授、戴副教授，青島農(nóng)業(yè)大程斐副教授等參與該研究。該研究得到?因?yàn)?家自然科學(xué)基金、山農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次人才動(dòng)經(jīng)費(fèi)、山東省自然學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和重基礎(chǔ)項(xiàng)目的資助。段紅教授簡(jiǎn)介段巧紅教，北京大學(xué)博士，美馬薩諸塞大學(xué)博士后長(zhǎng)期從事十字花科驩疏受精機(jī)理研究，2017年起任山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授化蛇來，聚焦大白自交不親和及遠(yuǎn)緣雜生殖隔離的調(diào)控機(jī)制成果發(fā)表在Nature、Current Biology等期刊，相關(guān)育種赤水技術(shù)授2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，為化蛇菜突破性種質(zhì)的創(chuàng)和新品種培育奠定堅(jiān)的基礎(chǔ)。山東農(nóng)業(yè)大歡迎更多有志青年科家加入蔬菜生殖機(jī)理育種應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，共同事蔬菜育種事業(yè)?
