11月21日凌晨，《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅教授團隊的重要成果。研究首次鑒定出觸發(fā)白菜等十字花科植物遠緣生殖隔離的關(guān)鍵花粉信號分子SIPS，并解析了遠緣花粉與雌蕊柱頭的識別機制。

　　不同物種間都存在生殖隔離，以維持物種遺傳穩(wěn)定性，但這卻是作物遠緣雜交、提高栽培種抗逆特性的障礙。以山芥屬歐洲山芥為例，作為高抗小菜蛾等害蟲的十字花科植物，它被認(rèn)為是提高白菜抗蟲性的最佳外源優(yōu)異基因供體。然而，由于其與白菜的親緣關(guān)系較遠，遠緣雜交嘗試難以成功。

　　白菜與其他物種“通婚難”的核心困境，主要是業(yè)界對生殖隔離調(diào)控機制的認(rèn)知不足。

　　2023年，段巧紅團隊發(fā)現(xiàn)白菜等十字花科植物中，雌蕊柱頭上識別自花花粉的SRK受體可以識別遠緣花粉，啟動防御機制，升高柱頭活性氧，從而抑制遠緣花粉的生長?！笆只浦参镌谌肟谔幇惭b了一套安檢系統(tǒng)，也就是柱頭SRK受體，用于區(qū)分‘自己人’和‘外來者’?！倍吻杉t說，但觸發(fā)警報的“遠緣花粉信號”當(dāng)時仍是未解之謎。

　　“這一次，我們成功找到了花粉上的信號?！倍吻杉t說。

　　研究表明，對于遠緣花粉，不論其來自十字花科內(nèi)的哪個物種，因其都攜帶一種通用的“外來者”標(biāo)識SIPS，可以與柱頭SRK受體跨物種結(jié)合，保障十字花科內(nèi)不同物種的遠緣花粉都能被柱頭廣泛識別并被抑制。

　　因此，可以通過挑選“安檢系統(tǒng)”較弱的白菜作為母本，結(jié)合活性氧清除劑等手段，有效降低柱頭防御，讓遠緣花粉順利通過柱頭安檢完成受精。在段巧紅團隊的研究下，白菜與歐洲山芥的雜交胚獲得率由原來的每角果1個提升至3到6個。隨后可通過大規(guī)模遠緣雜交得到大量雜交胚，用于胚挽救、染色體加倍等后續(xù)操作，最終有望獲得含有歐洲山芥優(yōu)異抗蟲基因的白菜種質(zhì)。

　　該研究為中國科協(xié)提出的“2025十大前沿科學(xué)問題”之一——“如何利用作物野生近緣種提升栽培種抗逆特性”提供了切實可行的解決路徑。中國工程院院士萬建民評價，段巧紅團隊總結(jié)了十字花科植物生殖隔離的普遍規(guī)律，并建立了高效遠緣雜交育種技術(shù)體系。這些系列成果將大力推動遠緣育種進展，是作物遺傳育種領(lǐng)域的重大突破。

　　“完成受精并得到雜交胚胎后，依然可能存在其他種間生殖隔離阻止胚胎長成植株，這是后續(xù)需要研究的問題。”段巧紅說。（曹儒峰 劉姝彤 王靜）

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