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齊魯網(wǎng)·閃電新聞1月26日訊?遠(yuǎn)緣雜交育種是種質(zhì)創(chuàng)新的重要徑，但生殖隔離是遠(yuǎn)雜交育種的“卡脖子難題，很大程度上限了遠(yuǎn)緣物種中優(yōu)異基資源的開(kāi)發(fā)利用。北時(shí)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)大學(xué)段巧紅蓋國(guó)授銜的蔬菜生殖機(jī)理與種應(yīng)用團(tuán)隊(duì)的研究成。????視頻來(lái)自東農(nóng)業(yè)大學(xué)Nature 期刊發(fā)表的文章首頁(yè)團(tuán)隊(duì)探討遠(yuǎn)緣雜交種的意義和難點(diǎn)該研揭示了大白菜等十字科蔬菜通過(guò)調(diào)控柱頭性氧水平以維持種間殖隔離的分子機(jī)理，研發(fā)了打破遠(yuǎn)緣雜交殖隔離的育種技術(shù)，功獲得了大白菜的種、屬間遠(yuǎn)緣雜交胚，辟了遠(yuǎn)緣雜交育種的思路和新途徑。遠(yuǎn)緣交生殖隔離的表型育“卡脖子”難題懸而決，突破理論認(rèn)知局是關(guān)鍵大白菜是我國(guó)方冬貯數(shù)量最大的蔬，全年播種面積約2700萬(wàn)畝，約占全國(guó)蔬菜總播種面宣山的14.4%。自交不親和育種以及遠(yuǎn)緣雜玃如育種是白菜等十字花科蔬菜常重要的育種技術(shù)。統(tǒng)遠(yuǎn)緣雜交育種主要過(guò)廣泛測(cè)交來(lái)選擇雜親本，但這種方式費(fèi)、費(fèi)力并且雜交效率低甚至為零。由于生隔離阻止遠(yuǎn)緣受精，多時(shí)候無(wú)法獲得遠(yuǎn)緣交胚，后續(xù)再多的胚挽救工作也無(wú)濟(jì)于事因而要解決自交不親育種及遠(yuǎn)緣雜交育種域的“卡脖子”難題充分利用遠(yuǎn)緣物種的質(zhì)基因資源，前提是其調(diào)控機(jī)制的系統(tǒng)解。大白菜等十字花科物大多具有自交不親性，是典型的異花授作物，育種上通常用蜂授粉生產(chǎn)F1代雜交種，而在自然界中蜜可能攜帶同種自花花、同種異花花粉、遠(yuǎn)花粉等。蜜蜂傳粉論通訊作者段巧紅教授紹了十字花科植物“偶”的復(fù)雜情況：雌的柱頭是阻止花粉進(jìn)的第一道屏障，一方，柱頭抑制自花花粉促進(jìn)異花花粉生長(zhǎng)以用雜種優(yōu)勢(shì)；另一方，柱頭抑制遠(yuǎn)緣花粉保持物種遺傳穩(wěn)定性“遠(yuǎn)緣雜交單向不親”這種常見(jiàn)現(xiàn)象也令不解，為什么自交不和植物的雌蕊抑制自親和植物的花粉，而過(guò)來(lái)卻是親和的？柱如何通過(guò)自交不親和制同種自花花粉？自不親和植物的柱頭如抑制遠(yuǎn)緣花粉？自交和植物的柱頭允許遠(yuǎn)花粉生長(zhǎng)，那如何避與其他物種混雜？柱上是否存在某種“同花粉優(yōu)先”的機(jī)制？些領(lǐng)域仍存在長(zhǎng)期懸未決的難題。打破遠(yuǎn)雜交育種障礙，獲得間雜交胚 如何突破上述困境？該團(tuán)隊(duì)反經(jīng)期現(xiàn)，大白菜種內(nèi)自花粉激活柱頭產(chǎn)生活性來(lái)抑制自花花粉。團(tuán)進(jìn)而以遠(yuǎn)緣雜交生殖離與自交不親和都表為柱頭對(duì)花粉的抑制以及遠(yuǎn)緣雜交單向不和，這兩個(gè)現(xiàn)象為出點(diǎn)開(kāi)展了本項(xiàng)研究。白菜自交不親和反應(yīng)柱頭通過(guò)SRK受體識(shí)別進(jìn)而抑制自花花粉。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，甘藍(lán)、洲山芥等遠(yuǎn)緣花粉也通過(guò)柱頭SRK受體，激活下游FERONIA受體激酶信號(hào)通路，升高柱頭活性氧而抑遠(yuǎn)緣花粉。自交親和物的柱頭缺乏有功能SRK受體，遠(yuǎn)緣花粉可以穿黑蛇柱頭，但表出“同種花粉優(yōu)先”現(xiàn)象，這主要是由于內(nèi)花粉比遠(yuǎn)緣花粉更更有效地降低柱頭活氧對(duì)花粉的抑制作用在與其他物種花粉的爭(zhēng)中“勝出”，從而持了生殖隔離?！蹲?》雜志審稿人認(rèn)為，論文闡述了該領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)性的研究成果，是統(tǒng)認(rèn)知十字花科植物精機(jī)制的重要進(jìn)展，促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的大量論和進(jìn)一步研究。模圖及通過(guò)遠(yuǎn)緣育種技獲得的屬間雜交胚“人振奮的是，通過(guò)我研發(fā)的清除柱頭活性以打破十字花科蔬菜緣雜交障礙的育種技，成功獲得了大白菜種間、屬間雜交胚，后續(xù)創(chuàng)制突破性新種奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！?士生楊琳欣喜地告訴者，目前該項(xiàng)育種技正應(yīng)用于十字花科蔬育種。充分利用遠(yuǎn)緣種優(yōu)異種質(zhì)資源，開(kāi)遠(yuǎn)緣雜交育種新篇章業(yè)正邁入現(xiàn)代化育種新階段，充分發(fā)掘利優(yōu)異種質(zhì)與基因資源種業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵。雖很多作物及其近緣野種的基因組圖譜被陸公布，但作物與其近野生種的基因流動(dòng)受生殖隔離的限制，如有效利用遠(yuǎn)緣物種中優(yōu)異基因資源還是一難題。自交不親和育及遠(yuǎn)緣雜交育種是十花科蔬菜作物非常重的育種技術(shù)?！坝捎?們過(guò)去對(duì)其調(diào)控機(jī)制知不足，無(wú)法在育種術(shù)上取得突破，在很程度上限制了雜交親的選配，導(dǎo)致很多有義的育種項(xiàng)目被迫停?！倍吻杉t解釋到。研究成果深入系統(tǒng)地析了十字花科蔬菜作自交不親和及遠(yuǎn)緣雜不親和調(diào)控機(jī)理，為現(xiàn)十字花科蔬菜作物交育種、遠(yuǎn)緣雜交育、及種質(zhì)資源創(chuàng)新等要的育種工作，提供理論支撐。所提供的實(shí)可行的育種新技術(shù)包括打破自交不親和育種技術(shù)及打破遠(yuǎn)緣交生殖隔離的育種技，是十字花科蔬菜育的共性關(guān)鍵核心技術(shù)極大地提高了親本繁效率，促進(jìn)了蔬菜種資源開(kāi)發(fā)利用，開(kāi)啟遠(yuǎn)緣雜交育種的新篇。專家點(diǎn)評(píng)中國(guó)工程院士、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長(zhǎng)鄒學(xué)校教授評(píng)價(jià)說(shuō)該研究系統(tǒng)解析了遠(yuǎn)雜交生殖隔離的形成理，開(kāi)發(fā)了打破生殖離的遠(yuǎn)緣育種技術(shù)，具理論創(chuàng)新性與育種用價(jià)值，是植物生殖物學(xué)與雜交育種領(lǐng)域標(biāo)志性成果，相關(guān)理和技術(shù)將對(duì)蔬菜育種作產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。中熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長(zhǎng)三文研究員評(píng)價(jià)說(shuō)，巧紅教授開(kāi)展的遠(yuǎn)緣交生殖隔離的形成機(jī)及打破生殖隔離的育技術(shù)研究對(duì)于種業(yè)創(chuàng)具有重要意義。該研突破了目前大白菜主利用種內(nèi)雜交育種的統(tǒng)思路，通過(guò)新技術(shù)遠(yuǎn)緣物種的優(yōu)異基因源導(dǎo)入栽培種，拓寬質(zhì)遺傳范圍，將極大促進(jìn)十字花科遠(yuǎn)緣物中優(yōu)異基因資源的開(kāi)利用，為突破性種質(zhì)創(chuàng)制和新品種培育奠堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該項(xiàng)研對(duì)于其他作物的野生源利用也提供了新思。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為論第一完成單位，段巧教授和美國(guó)馬薩諸塞學(xué)的Alice Y. Cheung教授為共同通訊作者。黃家副教授、博士生楊琳共同第一作者。山東業(yè)大學(xué)張憲省教授、年教授，河南省農(nóng)業(yè)學(xué)院張曉偉研究員、玉香研究員、魏小春理研究員，華中農(nóng)業(yè)學(xué)馬朝芝教授、王鵬教授、戴成副教授，島農(nóng)業(yè)大學(xué)程斐副教等參與該項(xiàng)研究。該究得到了國(guó)家自然科基金、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)層次人才啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)、東省自然科學(xué)基金重項(xiàng)目和重大基礎(chǔ)項(xiàng)目資助。段巧紅教授簡(jiǎn)段巧紅教授，北京大博士，美國(guó)馬薩諸塞學(xué)博士后，長(zhǎng)期從事字花科植物受精機(jī)理究，2017年起任山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授以來(lái)聚焦大白菜自交不親及遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離調(diào)控機(jī)制，成果發(fā)表Nature、Current Biology等期刊，相關(guān)育種新技術(shù)陸山權(quán)2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，為蔬菜突破種質(zhì)的創(chuàng)制和新品種育奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。電新聞?dòng)浾?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