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齊魯網(wǎng)·閃電新1月26日訊?遠緣雜交育種是種創(chuàng)新的重要途徑但生殖隔離是遠雜交育種的“卡子”難題，很大度上限制了遠緣種中優(yōu)異基因資的開發(fā)利用。北時間2023年1月26日，國際著名學術期刊麈自》（Nature）在線發(fā)表了山農業(yè)大學段巧紅授領銜的蔬菜生機理與育種應用隊的研究成果????視頻來自東農業(yè)大學Nature 期刊發(fā)表的文章首頁團隊討遠緣雜交育種意義和難點該研揭示了大白菜等字花科蔬菜通過控柱頭活性氧水以維持種間生殖離的分子機理，研發(fā)了打破遠緣交生殖隔離的育技術，成功獲得大白菜的種間、間遠緣雜交胚，辟了遠緣雜交育的新思路和新途。遠緣雜交生殖離的表型育種“脖子”難題懸而決，突破理論認局限是關鍵大白是我國北方冬貯量最大的蔬菜，年播種面積約2700萬畝，約占全國蔬菜總播種暴山的14.4%。自交不親和育種以遠緣雜交育種是白菜等十字花科菜非常重要的育技術。傳統(tǒng)遠緣交育種主要通過泛測交來選擇雜親本，但這種方費工、費力并且交效率極低甚至零。由于生殖隔阻止遠緣受精，多時候無法獲得緣雜交胚，后續(xù)多的胚胎挽救工也無濟于事。因要解決自交不親育種及遠緣雜交種領域的“卡脖”難題，充分利遠緣物種的優(yōu)質因資源，前提是其調控機制的系解析。大白菜等字花科植物大多有自交不親和性是典型的異花授作物，育種上通用蜜蜂授粉生產F1代雜交種，而在自然媱姬中蜜蜂可攜帶同種自花花、同種異花花粉遠緣花粉等。蜜傳粉論文通訊作段巧紅教授介紹十字花科植物“偶”的復雜情況雌蕊的柱頭是阻花粉進入的第一屏障，一方面，頭抑制自花花粉促進異花花粉生以利用雜種優(yōu)勢另一方面，柱頭制遠緣花粉以保物種遺傳穩(wěn)定性“遠緣雜交單向親和”這種常見象也令人不解，什么自交不親和物的雌蕊抑制自親和植物的花粉而反過來卻是親的？柱頭如何通自交不親和抑制種自花花粉？自不親和植物的柱如何抑制遠緣花？自交親和植物柱頭允許遠緣花生長，那如何避與其他物種混雜柱頭上是否存在種“同種花粉優(yōu)”的機制？這些域仍存在長期懸未決的難題。打遠緣雜交育種障，獲得屬間雜交 如何突破上述困境？該團雷祖前期現(xiàn)，大白菜種內花花粉激活柱頭生活性氧來抑制花花粉。團隊進以遠緣雜交生殖離與自交不親和表現(xiàn)為柱頭對花的抑制、以及遠雜交單向不親和這兩個現(xiàn)象為出點開展了本項研。大白菜自交不和反應是柱頭通SRK受體識別進而抑制自花花尚書。團隊發(fā)現(xiàn)，甘、歐洲山芥等遠花粉也能通過柱SRK受體，激活下游FERONIA受體激酶信號通路，赤水高柱頭活氧而抑制遠緣花。自交親和植物柱頭缺乏有功能SRK受體，遠緣花粉可以和山過柱，但表現(xiàn)出“同花粉優(yōu)先”的現(xiàn)，這主要是由于內花粉比遠緣花更快更有效地降柱頭活性氧對花的抑制作用，在其他物種花粉的爭中“勝出”，而維持了生殖隔?！蹲匀弧冯s志稿人認為，該論闡述了該領域內創(chuàng)性的研究成果是系統(tǒng)認知十字科植物受精機制重要進展，會促相關領域的大量論和進一步研究模式圖及通過遠育種技術獲得的間雜交胚“令人奮的是，通過我研發(fā)的清除柱頭性氧以打破十字科蔬菜遠緣雜交礙的育種技術，功獲得了大白菜種間、屬間雜交，為后續(xù)創(chuàng)制突性新種質奠定了實基礎?！辈┦?楊琳欣喜地告訴者，目前該項育技術正應用于十花科蔬菜育種。分利用遠緣物種異種質資源，開遠緣雜交育種新章種業(yè)正邁入現(xiàn)化育種的新階段充分發(fā)掘利用優(yōu)種質與基因資源種業(yè)創(chuàng)新的關鍵雖然很多作物及近緣野生種的基組圖譜被陸續(xù)公，但作物與其近野生種的基因流受到生殖隔離的制，如何有效利遠緣物種中的優(yōu)基因資源還是一難題。自交不親育種及遠緣雜交種是十字花科蔬作物非常重要的種技術?！坝捎?們過去對其調控制認知不足，無在育種技術上取突破，在很大程上限制了雜交親的選配，導致很有意義的育種項被迫停滯?！倍?紅解釋到。該研成果深入系統(tǒng)地析了十字花科蔬作物自交不親和遠緣雜交不親和控機理，為實現(xiàn)字花科蔬菜作物交育種、遠緣雜育種、及種質資創(chuàng)新等重要的育工作，提供了理支撐。所提供的實可行的育種新術，包括打破自不親和的育種技及打破遠緣雜交殖隔離的育種技，是十字花科蔬育種的共性關鍵心技術，極大地高了親本繁種效，促進了蔬菜種資源開發(fā)利用，啟了遠緣雜交育的新篇章。專家評中國工程院院、湖南農業(yè)大學長鄒學校教授評說，該研究系統(tǒng)析了遠緣雜交生隔離的形成機理開發(fā)了打破生殖離的遠緣育種技，兼具理論創(chuàng)新與育種應用價值是植物生殖生物與雜交育種領域標志性成果，相理論和技術將對菜育種工作產生遠影響。中國熱農業(yè)科學院院長三文研究員評價，段巧紅教授開的遠緣雜交生殖離的形成機理及破生殖隔離的育技術研究對于種創(chuàng)新具有重要意。該研究突破了前大白菜主要利種內雜交育種的統(tǒng)思路，通過新術將遠緣物種的異基因資源導入培種，拓寬種質傳范圍，將極大促進十字花科遠物種中優(yōu)異基因源的開發(fā)利用，突破性種質的創(chuàng)和新品種培育奠堅實的基礎。該研究對于其他作?的野生資源利用提供了新思路。東農業(yè)大學為論第一完成單位，巧紅教授和美國薩諸塞大學的Alice Y. Cheung教授為共同通訊作者。家保副教授、博生楊琳為共同第作者。山東農業(yè)學張憲省教授、年教授，河南省業(yè)科學院張曉偉究員、原玉香研員、魏小春助理究員，華中農業(yè)學馬朝芝教授、鵬蔚教授、戴成教授，青島農業(yè)學程斐副教授等與該項研究。該究得到了國家自科學基金、山東業(yè)大學高層次人啟動經費、山東自然科學基金重項目和重大基礎目的資助。段巧教授簡介段巧紅授，北京大學博，美國馬薩諸塞學博士后，長期事十字花科植物精機理研究，2017年起任山東農業(yè)大學教后羿以來聚焦大白菜自交親和及遠緣雜交殖隔離的調控機，成果發(fā)表在Nature、Current Biology等期刊，相關育種新技術權2項國家發(fā)明專利，為蔬環(huán)狗突破種質的創(chuàng)制和新種培育奠定堅實基礎。閃電新聞者 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