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育种核心技术突破：山东农大团队揭示植物远缘杂交新机制

来源：扬子晚报时间：2023-01-26 22:11:03


(资料图片仅供参考)

农业种质资源是现代种业发展的基础，加强种质资源保护和育种创新至关重要。

以大白菜等十字花科蔬菜为例，自交不亲和育种以及远缘杂交育种是重要的育种技术。然而，在十字花科蔬菜的种质创新过程中，生殖隔离是远缘杂交育种的“卡脖子”难题，很大程度上限制了远缘物种中优异基因资源的开发利用。

山东农业大学段巧红教授领衔的蔬菜生殖机理与育种应用团队开辟了远缘杂交育种的新思路和新途径。据该校1月26日发布消息，段巧红等人当天在顶级学术期刊《自然》（Nature）发表了最新研究成果，揭示了十字花科蔬菜通过调控柱头活性氧水平以维持种间生殖隔离的分子机理，并研发了打破远缘杂交生殖隔离的育种技术，成功获得了大白菜的种间、属间远缘杂交胚。

研究团队前期的研究发现，大白菜种内自花花粉激活柱头产生活性氧来抑制自花花粉。团队进而以远缘杂交生殖隔离与自交不亲和都表现为柱头对花粉的抑制、以及远缘杂交单向不亲和，这两个现象为出发点开展了本项研究。

新闻稿中指出，大白菜自交不亲和反应是柱头通过SRK受体识别进而抑制自花花粉的。研究团队发现，甘蓝、欧洲山芥等远缘花粉也能通过柱头SRK受体，激活下游FERONIA受体激酶信号通路，升高柱头活性氧而抑制远缘花粉。自交亲和植物的柱头缺乏有功能的SRK受体，远缘花粉可以穿过柱头，但表现出“同种花粉优先”的现象，这主要是由于种内花粉比远缘花粉更快更有效地降低柱头活性氧对花粉的抑制作用，在与其他物种花粉的竞争中“胜出”，从而维持了生殖隔离。

“由于我们过去对其调控机制认知不足，无法在育种技术上取得突破，在很大程度上限制了杂交亲本的选配，导致很多有意义的育种项目被迫停滞。”段巧红解释。

研究团队认为，该研究成果深入系统地解析了十字花科蔬菜作物自交不亲和及远缘杂交不亲和调控机理，为实现十字花科蔬菜作物杂交育种、远缘杂交育种、及种质资源创新等重要的育种工作，提供了理论支撑。

值得一提的是，研究团队提供的切实可行的育种新技术，包括打破自交不亲和的育种技术及打破远缘杂交生殖隔离的育种技术，是十字花科蔬菜育种的共性关键核心技术，极大地提高了亲本繁种效率，促进了蔬菜种质资源开发利用。

关键词： 远缘杂交 十字花科 生殖隔离

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