山東農(nóng)業(yè)大學(xué)巧紅團隊在《然》（Nature）發(fā)表重要研究成果遠緣交育種是種質(zhì)新的重要途徑但生殖隔離是緣雜交育種的卡脖子”難題很大程度上限了遠緣物種中異基因資源的發(fā)利用。北京間2023年1月26日，國際著名學(xué)術(shù)期刊自然》（Nature）在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)學(xué)段巧紅教授銜的蔬菜生殖理與育種應(yīng)用隊的研究成果Nature 期刊發(fā)表的文首頁團隊探討緣雜交育種的義和難點該研揭示了大白菜十字花科蔬菜過調(diào)控柱頭活氧水平以維持間生殖隔離的子機理，并研了打破遠緣雜生殖隔離的育技術(shù)，成功獲了大白菜的種、屬間遠緣雜胚，開辟了遠雜交育種的新路和新途徑。緣雜交生殖隔的表型?育種卡脖子”難題而未決，突破論認知局限是鍵大白菜是我北方冬貯數(shù)量大的蔬菜，全播種面積約2700萬畝，約占全國蔬菜總播面積的14.4%。自交不親和育種以及遠緣交育種是大白等十字花科蔬非常重要的育技術(shù)。傳統(tǒng)遠雜交育種主要過廣泛測交來擇雜交親本，這種方式費工費力并且雜交率極低甚至為。由于生殖隔阻止遠緣受精很多時候無法得遠緣雜交胚后續(xù)再多的胚挽救工作也無于事。因而要決自交不親和種及遠緣雜交種領(lǐng)域的“卡子”難題，充利用遠緣物種優(yōu)質(zhì)基因資源前提是對其調(diào)機制的系統(tǒng)解。大白菜等十花科植物大多有自交不親和，是典型的異授粉作物，育上通常用蜜蜂粉生產(chǎn)F1代雜交種，而在自界中蜜蜂可能帶同種自花花、同種異花花、遠緣花粉等蜜蜂傳粉論文訊作者段巧紅授介紹了十字科植物“擇偶的復(fù)雜情況：蕊的柱頭是阻花粉進入的第道屏障，一方，柱頭抑制自花粉、促進異花粉生長以利雜種優(yōu)勢；另方面，柱頭抑遠緣花粉以保物種遺傳穩(wěn)定?！斑h緣雜交向不親和”這常見現(xiàn)象也令不解，為什么交不親和植物雌蕊抑制自交和植物的花粉而反過來卻是和的？柱頭如通過自交不親抑制同種自花粉？自交不親植物的柱頭如抑制遠緣花粉自交親和植物柱頭允許遠緣粉生長，那如避免與其他物混雜？柱頭上否存在某種“種花粉優(yōu)先”機制？這些領(lǐng)仍存在長期懸未決的難題。打破遠緣雜交種障礙，獲得間雜交胚如何破上述困境？團隊前期發(fā)現(xiàn)大白菜種內(nèi)自花粉激活柱頭生活性氧來抑自花花粉。團進而以遠緣雜生殖隔離與自不親和都表現(xiàn)柱頭對花粉的制、以及遠緣交單向不親和這兩個現(xiàn)象為發(fā)點開展了本研究。大白菜交不親和反應(yīng)柱頭通過SRK受體識別進而制自花花粉的團隊發(fā)現(xiàn)，甘、歐洲山芥等緣花粉也能通柱頭SRK受體，激活下游FERONIA受體激酶信號通路升高柱頭活性而抑制遠緣花。自交親和植的柱頭缺乏有能的SRK受體，遠緣花粉可穿過柱頭，但現(xiàn)出“同種花優(yōu)先”的現(xiàn)象這主要是由于內(nèi)花粉比遠緣粉更快更有效降低柱頭活性對花粉的抑制用，在與其他種花粉的競爭“勝出”，從維持了生殖隔?！蹲匀弧冯s審稿人認為，論文闡述了該域內(nèi)原創(chuàng)性的究成果，是系認知十字花科物受精機制的要進展，會促相關(guān)領(lǐng)域的大討論和進一步究。模式圖及過遠緣育種技獲得的屬間雜胚“令人振奮是，通過我們發(fā)的清除柱頭性氧以打破十花科蔬菜遠緣交障礙的育種術(shù)，成功獲得大白菜的種間屬間雜交胚，后續(xù)創(chuàng)制突破新種質(zhì)奠定了實基礎(chǔ)。”博生楊琳欣喜地訴記者，目前項育種技術(shù)正用于十字花科菜育種。?充利用遠緣物種異種質(zhì)資源，啟遠緣雜交育新篇章種業(yè)正入現(xiàn)代化育種新階段，充分掘利用優(yōu)異種與基因資源是業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵雖然很多作物其近緣野生種基因組圖譜被續(xù)公布，但作與其近緣野生的基因流動受生殖隔離的限，如何有效利遠緣物種中的異基因資源還一個難題。自不親和育種及緣雜交育種是字花科蔬菜作非常重要的育技術(shù)。“由于們過去對其調(diào)機制認知不足無法在育種技上取得突破，很大程度上限了雜交親本的配，導(dǎo)致很多意義的育種項被迫停滯。”巧紅解釋到。研究成果深入統(tǒng)地解析了十花科蔬菜作物交不親和及遠雜交不親和調(diào)機理，為實現(xiàn)字花科蔬菜作雜交育種、遠雜交育種、及質(zhì)資源創(chuàng)新等要的育種工作提供了理論支。所提供的切可行的育種新術(shù)，包括打破交不親和的育技術(shù)及打破遠雜交生殖隔離育種技術(shù)，是字花科蔬菜育的共性關(guān)鍵核技術(shù)，極大地高了親本繁種率，促進了蔬種質(zhì)資源開發(fā)用，開啟了遠雜交育種的新章。專家點評國工程院院士湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長鄒學(xué)校教授價說，該研究統(tǒng)解析了遠緣交生殖隔離的成機理，開發(fā)打破生殖隔離遠緣育種技術(shù)兼具理論創(chuàng)新與育種應(yīng)用價，是植物生殖物學(xué)與雜交育領(lǐng)域的標志性果，相關(guān)理論技術(shù)將對蔬菜種工作產(chǎn)生深影響。中國熱農(nóng)業(yè)科學(xué)院院黃三文研究員價說，段巧紅授開展的遠緣交生殖隔離的成機理及打破殖隔離的育種術(shù)研究對于種創(chuàng)新具有重要義。該研究突了目前大白菜要利用種內(nèi)雜育種的傳統(tǒng)思，通過新技術(shù)遠緣物種的優(yōu)基因資源導(dǎo)入培種，拓寬種遺傳范圍，將大地促進十字科遠緣物種中異基因資源的發(fā)利用，為突性種質(zhì)的創(chuàng)制新品種培育奠堅實的基礎(chǔ)。項研究對于其作物的野生資利用也提供了思路。山東農(nóng)大學(xué)為論文第完成單位，段紅教授和美國薩諸塞大學(xué)的Alice Y. Cheung教授為共同通作者。黃家保教授、博士生琳為共同第一者。山東農(nóng)業(yè)學(xué)張憲省教授王年教授，河省農(nóng)業(yè)科學(xué)院曉偉研究員、玉香研究員、小春助理研究，華中農(nóng)業(yè)大馬朝芝教授、鵬蔚教授、戴副教授，青島業(yè)大學(xué)程斐副授等參與該項究。該研究得了國家自然科基金、山東農(nóng)大學(xué)高層次人啟動經(jīng)費、山省自然科學(xué)基重點項目和重基礎(chǔ)項目的資。段巧紅教授介段巧紅教授北京大學(xué)博士美國馬薩諸塞學(xué)博士后，長從事十字花科物受精機理研，2017年起任山東農(nóng)業(yè)大教授以來，聚大白菜自交不和及遠緣雜交殖隔離的調(diào)控制，成果發(fā)表Nature、Current Biology等期刊，相關(guān)育種新技術(shù)授2項國家發(fā)明專利，為蔬菜突性種質(zhì)的創(chuàng)制新品種培育奠堅實的基礎(chǔ)。東農(nóng)業(yè)大學(xué)歡更多有志青年學(xué)家加入蔬菜殖機理與育種用團隊，共同事蔬菜育種事?
