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齊魯網(wǎng)·閃電聞1月26日訊?遠緣雜交育是種質(zhì)創(chuàng)新的要途徑，但生隔離是遠緣雜育種的“卡脖”難題，很大度上限制了遠物種中優(yōu)異基資源的開發(fā)利。北京時間2023年1月26日，國際著名術(shù)期刊《自然（Nature）在線發(fā)表了東農(nóng)業(yè)大學(xué)段紅教授領(lǐng)銜的菜生殖機理與種應(yīng)用團隊的究成果。???視頻來自山農(nóng)業(yè)大學(xué)Nature 期刊發(fā)表的文章首頁隊探討遠緣雜育種的意義和點該研究揭示大白菜等十字科蔬菜通過調(diào)柱頭活性氧水以維持種間生隔離的分子機，并研發(fā)了打遠緣雜交生殖離的育種技術(shù)成功獲得了大菜的種間、屬遠緣雜交胚，辟了遠緣雜交種的新思路和途徑。遠緣雜生殖隔離的表育種“卡脖子難題懸而未決突破理論認知限是關(guān)鍵大白是我國北方冬數(shù)量最大的蔬，全年播種面約2700萬畝，約占全國蔬總播種面積的14.4%。自交不親和育種以遠緣雜交育種大白菜等十字科蔬菜非常重的育種技術(shù)。統(tǒng)遠緣雜交育主要通過廣泛交來選擇雜交本，但這種方費工、費力并雜交效率極低至為零。由于殖隔離阻止遠受精，很多時無法獲得遠緣交胚，后續(xù)再的胚胎挽救工也無濟于事。而要解決自交親和育種及遠雜交育種領(lǐng)域“卡脖子”難，充分利用遠物種的優(yōu)質(zhì)基資源，前提是其調(diào)控機制的統(tǒng)解析。大白等十字花科植大多具有自交親和性，是典的異花授粉作，育種上通常蜜蜂授粉生產(chǎn)F1代雜交種，而在自然界中蜜可能攜帶同種花花粉、同種花花粉、遠緣粉等。蜜蜂傳論文通訊作者巧紅教授介紹十字花科植物擇偶”的復(fù)雜況：雌蕊的柱是阻止花粉進的第一道屏障一方面，柱頭制自花花粉、進異花花粉生以利用雜種優(yōu)；另一方面，頭抑制遠緣花以保持物種遺穩(wěn)定性。“遠雜交單向不親”這種常見現(xiàn)也令人不解，什么自交不親植物的雌蕊抑自交親和植物花粉，而反過卻是親和的？頭如何通過自不親和抑制同自花花粉？自不親和植物的頭如何抑制遠花粉？自交親植物的柱頭允遠緣花粉生長那如何避免與他物種混雜？頭上是否存在種“同種花粉先”的機制？些領(lǐng)域仍存在期懸而未決的題。打破遠緣交育種障礙，得屬間雜交胚 如何突破上述境？該團隊前發(fā)現(xiàn)，大白菜內(nèi)自花花粉激柱頭產(chǎn)生活性來抑制自花花。團隊進而以緣雜交生殖隔與自交不親和表現(xiàn)為柱頭對粉的抑制、以遠緣雜交單向親和，這兩個象為出發(fā)點開了本項研究。白菜自交不親反應(yīng)是柱頭通SRK受體識別進而抑制自花粉的。團隊發(fā)，甘藍、歐洲芥等遠緣花粉能通過柱頭SRK受體，激活下游FERONIA受體激酶信號通路，升高柱活性氧而抑制緣花粉。自交和植物的柱頭乏有功能的SRK受體，遠緣花粉可以穿過柱，但表現(xiàn)出“種花粉優(yōu)先”現(xiàn)象，這主要由于種內(nèi)花粉遠緣花粉更快有效地降低柱活性氧對花粉抑制作用，在其他物種花粉競爭中“勝出，從而維持了殖隔離。《自》雜志審稿人為，該論文闡了該領(lǐng)域內(nèi)原性的研究成果是系統(tǒng)認知十花科植物受精制的重要進展會促進相關(guān)領(lǐng)的大量討論和一步研究。模圖及通過遠緣種技術(shù)獲得的間雜交胚“令振奮的是，通我們研發(fā)的清柱頭活性氧以破十字花科蔬遠緣雜交障礙育種技術(shù)，成獲得了大白菜種間、屬間雜胚，為后續(xù)創(chuàng)突破性新種質(zhì)定了堅實基礎(chǔ)”博士生楊琳喜地告訴記者目前該項育種術(shù)正應(yīng)用于十花科蔬菜育種充分利用遠緣種優(yōu)異種質(zhì)資，開啟遠緣雜育種新篇章種正邁入現(xiàn)代化種的新階段，分發(fā)掘利用優(yōu)種質(zhì)與基因資是種業(yè)創(chuàng)新的鍵。雖然很多物及其近緣野種的基因組圖被陸續(xù)公布，作物與其近緣生種的基因流受到生殖隔離限制，如何有利用遠緣物種的優(yōu)異基因資還是一個難題自交不親和育及遠緣雜交育是十字花科蔬作物非常重要育種技術(shù)?！?于我們過去對調(diào)控機制認知足，無法在育技術(shù)上取得突，在很大程度限制了雜交親的選配，導(dǎo)致多有意義的育項目被迫停滯”段巧紅解釋。該研究成果入系統(tǒng)地解析十字花科蔬菜物自交不親和遠緣雜交不親調(diào)控機理，為現(xiàn)十字花科蔬作物雜交育種遠緣雜交育種及種質(zhì)資源創(chuàng)等重要的育種作，提供了理支撐。所提供切實可行的育新技術(shù)，包括破自交不親和育種技術(shù)及打遠緣雜交生殖離的育種技術(shù)是十字花科蔬育種的共性關(guān)核心技術(shù)，極地提高了親本種效率，促進蔬菜種質(zhì)資源發(fā)利用，開啟遠緣雜交育種新篇章。專家評中國工程院士、湖南農(nóng)業(yè)學(xué)校長鄒學(xué)校授評價說，該究系統(tǒng)解析了緣雜交生殖隔的形成機理，發(fā)了打破生殖離的遠緣育種術(shù)，兼具理論新性與育種應(yīng)價值，是植物殖生物學(xué)與雜育種領(lǐng)域的標性成果，相關(guān)論和技術(shù)將對菜育種工作產(chǎn)深遠影響。中熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院長黃三文研員評價說，段紅教授開展的緣雜交生殖隔的形成機理及破生殖隔離的種技術(shù)研究對種業(yè)創(chuàng)新具有要意義。該研突破了目前大菜主要利用種雜交育種的傳思路，通過新術(shù)將遠緣物種優(yōu)異基因資源入栽培種，拓種質(zhì)遺傳范圍將極大地促進字花科遠緣物中優(yōu)異基因資的開發(fā)利用，突破性種質(zhì)的制和新品種培奠定堅實的基。該項研究對其他作物的野資源利用也提了新思路。山農(nóng)業(yè)大學(xué)為論第一完成單位段巧紅教授和國馬薩諸塞大的Alice Y. Cheung教授為共同通訊作者。黃保副教授、博生楊琳為共同一作者。山東業(yè)大學(xué)張憲省授、王年教授河南省農(nóng)業(yè)科院張曉偉研究、原玉香研究、魏小春助理究員，華中農(nóng)大學(xué)馬朝芝教、王鵬蔚教授戴成副教授，島農(nóng)業(yè)大學(xué)程副教授等參與項研究。該研得到了國家自科學(xué)基金、山農(nóng)業(yè)大學(xué)高層人才啟動經(jīng)費山東省自然科基金重點項目重大基礎(chǔ)項目資助。段巧紅授簡介段巧紅授，北京大學(xué)士，美國馬薩塞大學(xué)博士后長期從事十字科植物受精機研究，2017年起任山東農(nóng)大學(xué)教授以來聚焦大白菜自不親和及遠緣交生殖隔離的控機制，成果表在Nature、Current Biology等期刊，相關(guān)育種新技授權(quán)2項國家發(fā)明專利，為蔬突破性種質(zhì)的制和新品種培奠定堅實的基。閃電新聞記 葛一凡 ?通訊員 王靜 盧麗靜 郭海涵 報道 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