甘薯雜交不親和性研究進展

楊義伶，張雄堅，姚祝芳，羅忠霞，鄒宏達，王章英，黃立飛，房伯平

（廣東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點實驗室，廣東 廣州 510640）

甘薯〔Ipomoea batatas（L.）Lam.〕為旋花科（Convolvulaceae）甘薯屬（Ipomoea）甘薯組（Section batatas）植物［1-2］。因其塊根中具有高含量的淀粉，甘薯成為繼水稻、小麥、玉米、馬鈴薯、大麥、木薯之后的世界第七大糧食作物，并與木薯和馬鈴薯并稱為世界三大薯類作物［3-4］。除了高含量的淀粉外，甘薯因富含膳食纖維、類胡蘿卜素、花青苷、類黃酮等營養(yǎng)物質，近年來被稱為抗癌食物［5-6］。

與多數(shù)開花植物一樣，雜交育種是甘薯育種的主要途徑。但在甘薯雜交育種中也存在較高程度的雜交不親和性，包括種內(nèi)雜交不親和性和種間雜交不親和性，尤其是種內(nèi)品種間雜交不親和性對甘薯育種親本的選擇及種質資源的利用造成了嚴重的限制，特別是某些具有優(yōu)異性狀的親本，難以在育種中得以利用，造成遺傳基因交流受限，對甘薯育種形成了嚴重的障礙。因此，對甘薯雜交不親和性相關機理及克服方法的研究將對甘薯育種工作的推動及種質資源的充分利用具有重要意義。本文主要從甘薯不孕群的劃分、甘薯雜交不親和性生理及分子機制的研究、甘薯不親和克服試劑的篩選及體細胞雜交對甘薯種內(nèi)及種間雜交不親和性的克服等方面對近年來甘薯種內(nèi)及種間雜交不親和性研究進行論述，以期為甘薯雜交不親和性的進一步研究提供基礎。

1 甘薯種內(nèi)雜交不親和性研究

1.1 甘薯不孕群的劃分

因為甘薯種內(nèi)雜交不親和性對甘薯育種及種質資源利用的限制，國內(nèi)外學者相繼對其展開研究。Terao于1934年首次提出了甘薯不孕群的概念，根據(jù)實驗，將51個甘薯品種劃分為3個群別，分別為A、B、C群，其中同群品種間雜交不親和，而異群品種間雜交親和性強［7］。自此，甘薯品種不孕群的劃分工作得以廣泛開展，Shigemura在1943年通過對甘薯品種群別的測定，發(fā)現(xiàn)了不孕群D群，Schreven在1954年又增加了E、F群［8］。1964年Fujise對254甘薯品種進行不孕群測定時，將其劃分為A-H 8個不孕群，其中A、B、C群為日本品種，D群為巴西、臺灣、菲律賓品種，E群為美國和墨西哥品種，F(xiàn)群為巴西品種，G、H群為墨西哥品種［9］。隨著甘薯不孕群測定品種的增多，新的不孕群也相繼出現(xiàn)，至1984年，甘薯品種內(nèi)已被測出A-O等15個雜交不親和群及一個X 萬能群［10］。

我國為甘薯主要生產(chǎn)國，具有較為豐富的種質資源，對國內(nèi)甘薯品種進行不孕群的測定將為我國甘薯育種親本的選擇提供依據(jù)。針對我國甘薯品種，國內(nèi)學者沈稼青［11］最早對主要地方品種和育成品種進行了不孕群的測定，并將其劃分為7個群別，分別為A、B、C、D群、美國紅群、鐵線藤群、Al-2群，其中美國紅群等因國內(nèi)未引進16個群的測群代表品種，故以首先測出新群品種名稱命名新群。其后，楊中萃等［12］對國內(nèi)204個甘薯品種（系）進行不孕群測定，并將其劃分為A、B、C、D、E群、黎婦群、寶石群、Y8群、八群外群。1992年沈稼青等［13］又利用廣東農(nóng)科院國家甘薯種質資源圃（廣州）豐富的甘薯種質資源，對其中的313個品種進行測定，通過測定表明B群品種數(shù)目最多，其次分別為A群、D群、C群、A1-2群、美國紅群、鐵線滕群，與此同時還測出了6個七群外品種和17個半親和群品種。

甘薯不孕群的劃分為甘薯有性雜交親本的選擇提供了依據(jù)，提高了甘薯育種效率。我國甘薯品種多數(shù)集中在A、B、C群中，尤以B群最多，達50%左右，因此不孕群的劃分將避免同群品種雜交，為甘薯雜交親本組合的篩選提供依據(jù)。此外，從國內(nèi)育成品種親緣關系看，多數(shù)品種具有C群品種勝利百號和B群品種南瑞苕的血統(tǒng)，遺傳背景較為單一，近交系數(shù)較高，后代雜種優(yōu)勢逐漸弱化，難以體現(xiàn)［14］。因此，選擇A、B、C群之外的品種，尤其是地域差異較大，親緣關系較遠的不孕群品種作為雜交育種親本，將擴大基因類型，豐富遺傳基礎，提高雜種優(yōu)勢，加速甘薯優(yōu)良品種的選育。不僅如此，相關學者表明，不孕群的地理分布及不同地區(qū)不孕群的數(shù)量可以為甘薯的起源及傳播研究提供科學依據(jù)，且不孕群的劃分可作為整理甘薯品種資源的輔助手段，幫助鑒定同種異名及同名異種甘薯資源［13］。

1.2 甘薯種內(nèi)雜交不親和性生理機制的研究

植物種內(nèi)不親和性主要表現(xiàn)為花粉在柱頭不萌發(fā)或花粉管在花柱中不伸長現(xiàn)象［15］。有關甘薯種內(nèi)雜交不親和性生理機制，從花粉在柱頭上萌發(fā)、花粉管和柱頭的關系研究，多數(shù)結果表明主要是柱頭抑制花粉萌發(fā)作用的結果，早期也將花粉與柱頭的識別反應用作甘薯不孕群劃分的依據(jù)［16］。相關研究表明，胼胝質為柱頭對花粉萌發(fā)抑制的關鍵因子，當花粉與柱頭接觸，來源于絨氈層的花粉外壁蛋白與柱頭乳突細胞質膜蛋白識別互作，若親和，柱頭分泌囊泡，提供花粉萌發(fā)所需的水合物質；若不親和，乳突細胞在質膜和果膠纖維層之間積累胼胝質，擾亂花粉的水合作用，進而抑制花粉的萌發(fā)［17-18］。

陸漱韻等［19］對甘薯種內(nèi)雜交不親和特性進行研究，表明不親和性主要表現(xiàn)在花粉不能在柱頭上萌發(fā)，且柱頭上的乳突細胞胼胝質反應明顯。王克通等［10］對甘薯種內(nèi)雜交不親和組合中花粉和雌蕊的關系研究表明，柱頭上花粉的粘附量與品種間雜交親和性呈正相關，而柱頭乳突細胞胼胝質反應在某些組合中同花粉與柱頭的不親和程度一致，但在其他組合中卻未得以體現(xiàn)。因此，胼胝質拒絕反應不能作為甘薯花粉與柱頭親和性定性與定量的一般性指標。但兩者均在研究中發(fā)現(xiàn)甘薯種內(nèi)雜交不親和性也存在部分組合表現(xiàn)為花粉萌發(fā)后的不親和障礙，這表明甘薯種內(nèi)雜交不親和性不只是花粉與柱頭的一步性識別反應，也存在于花粉與雌蕊作用的各個階段。

1.3 甘薯種內(nèi)雜交不親和性遺傳機制研究

針對植物種內(nèi)不親和反應遺傳機制的研究，目前主要集中在十字花科、茄科等植物的自交不親和反應中，主要有兩種機制，分別為孢子體自交不親和以及配子體自交不親和機制［20-21］。其中孢子體自交不親和表現(xiàn)為孢子體絨氈層等細胞與柱頭乳突細胞質膜蛋白相互識別作用［22］，而配子體自交不親和表現(xiàn)為配子體花粉細胞與雌蕊蛋白的相互識別作用［23］。與自交不親和性類似，甘薯種內(nèi)品種間雜交不親和性為同型親本雜交授粉的結果。根據(jù)花粉在花柱中的萌發(fā)狀況及生理表現(xiàn)，甘薯種內(nèi)雜交不親和性被認定為孢子體不親和機制作用的結果［24］。

相關研究已經(jīng)表明孢子體和配子體不親和性均由“S”位點復等位基因控制［25］?；谶@一理論基礎，不同學者對甘薯種內(nèi)雜交不親和性遺傳作用機理也提出了不同的解釋。最早美國學者Hemandez和臺灣學者Wang提出甘薯種內(nèi)雜交不親和性受單位點“S”復等位基因控制，即每個不孕群受一對等位基因控制，S1、S2、S3、S4、S5，各代表其相應的不孕群［9］。之后Van Schreven在兩個親本的雜交后代中發(fā)現(xiàn)4個不孕群，其中2個與親本同群，另2個分別與其中一個親本雜交親和，而與另一親本不親和，在此基礎上他提出兩個位點的孢子體模型，且等位基因間有顯隱性關系［16］。與Van Schreven不同，F(xiàn)ujise在進行不同群別品種自交及雜交的試驗中發(fā)現(xiàn)A群自交得到A與B群，B自交得到B與C群，而C自交只產(chǎn)生C群；A和B、A和C正反交后代能產(chǎn)生A、B、C群，而B和C正反交只產(chǎn)生B和C群，基于上述結果他提出3個基因位點的模型T、S、Z，其中T和S對Z有上位效應［8］。但上述的模型都只是假設，并沒有直接的證據(jù)。

1.4 甘薯二倍體野生種種內(nèi)雜交不親和性分子遺傳機制的研究

1.4.1 甘薯二倍體野生種種內(nèi)雜交不親和性遺傳模式的研究 甘薯為六倍體植株，遺傳背景較為復雜，相比二倍體植株甘薯的多倍性提高了甘薯種內(nèi)雜交不親和性研究的復雜程度。因此，以二倍體野生種為先導材料進行種內(nèi)不親和性研究將為甘薯種內(nèi)雜交不親和性研究提供重要的理論基礎。Martin［26］于1968年首先對二倍體野生種Ipomoea seliferaPoir 進行分析，通過對5個不同區(qū)域的I.selifera群體進行不親和性測定，將其劃分為10個不親和群，對其中3個最大的不親和群A、B、C進行雜交后代群體分析，表明I.selifera種內(nèi)不親和性受單位點、多等位基因的孢子體不親和性機制調控，3個等位基因R1、R2、R3，表現(xiàn)為R1、R2在柱頭及花柱上對R3呈顯性，但兩者本身獨立作用。與甘薯比較，I.selifera不親和群雜交后代分離模式與Van Schreven發(fā)現(xiàn)的甘薯不孕群之間雜交后代分離模式完全吻合，但等位基因的顯隱性等級并沒有解釋Van Schreven現(xiàn)象。因為甘薯的多倍性，Martin［26］在I.selifera的基礎上提出了雙位點孢子體模型，其中位點間的上位效應及等位基因間的顯隱性關系很好的解釋了Fujise和Van Schreven假說。Kowyama等［27］于1980年選擇了與甘薯親緣關系更近的甘薯組二倍體野生種Ipomoea leucanthaJacq進行不親和性的遺傳分析，通過正反交、回交、測交后代群體遺傳分析表明，I.leucantha種內(nèi)不親和性也受單位點、復等位基因的孢子體不親和機制調控，且獲得S1S2、S1S3、S2S2、S2S3和 S3S3基因型植株。為了進一步測定S位點的基因型，Kowyama等［28］對二倍體野生種Ipomoea trif i da的224棵植株進行遺傳重組分析，49個S位點基因型被測出，其中的28個在花粉和柱頭上表現(xiàn)出六個水平的線性顯隱性關系，相比花粉，S位點等位基因的共顯性在柱頭的頻率更高。

1.4.2SRK/SLG同源基因在甘薯二倍體野生種中的克隆與分析 孢子體不親和分子機制在十字花科植物中已被廣泛的研究，其主要的作用機理為花粉外壁蛋白SCR（S-locus cysteine-rich protein）/ SP11（S-locus protein 11)與花柱乳突細胞質膜蛋白SRK（S-locus receptor kinase）的特異識別互作，進而促使柱頭對同一品種或同一基因型品種花粉產(chǎn)生不親和作用［29］。與十字花科植物一樣，甘薯及其野生種同為孢子體不親和機制調控，為了探究SRK/SLG（S-locus glycoprotein）在甘薯種內(nèi)雜交不親和調控機制中的作用，Kowyama等［30］對I.trif i da花柱、花藥等組織中同源基因進行克隆，通過PCR擴增獲得4個IPG1-IPG4基因片段，與十字花科植物的SRKs/SLGs蛋白序列具有40%～46%的相似性。其中IPG1在成熟的柱頭和花藥組織上均有表達，并在開花前1 d表達量最高，但在開花前2～3 d只在柱頭上表達。以IPG1為探針，對其全長cDNA進行雜交篩選，得到對應于十字花科植物SRK cDNA全長的轉錄本，命名為IRK1基因。蛋白結構分析表明，IRK1與十字花科植物的SRK蛋白類似，包含一個胞外受體結構域及絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶序列。但基因表達模式及RFLP結果顯示IRK1與S位點不連鎖，且表達模式也與十字花科植物有所差異，表明甘薯可能具有不同于十字花科植物的孢子體不親和調控機制［31］。

1.4.3 甘薯二倍體野生種S位點區(qū)域及種內(nèi)不親和性調控基因的篩選與鑒定 SLG和S-Rnases最初是通過雙向電泳（2D-PAGE）在蕓薹屬和煙草屬植物中鑒定所得［32-33］，為了對I.trif i daS位點蛋白進行篩選，2D-PAGE也被用于I.trif i da柱頭蛋白的分離鑒定，通過分離鑒定篩選到4個SSP（Slocus-linked stigma protein）基因，其氨基酸序列相似性高達95%～98%，且主要在成熟的乳突細胞表達，在開花時表達量最高，同源比對表明SSP為SCAD（short-chain alcohol dehydrogenase）同源基因。利用RFLP進行遺傳連鎖分析，將SSP定位于距離S位點1.2 cM位置，表明SSP蛋白并未參與I.trif i da種內(nèi)不親和反應，盡管如此，以SSP為分子標記進行S位點緊密連鎖基因的鑒定是有效的［34］。在十字花科、茄科等植物中，突變體的出現(xiàn)已為自交不親和機制研究的提供了重要材料。通過調查篩選，自交親和突變體株系MX1在I.trif i da中被發(fā)現(xiàn)，遺傳分析顯示突變性狀為S位點基因突變產(chǎn)生，將其突變基因命名為Sc，以SSP基因為探針對其雜交后代群體進行RFLP遺傳連鎖分析驗證了Sc為S位點等位基因，顯隱性關系測定表明S22＞S1＞Sc＞S3［35］。隨著分子標記的發(fā)展，AFLP和AMP技術被發(fā)展用于I.trif i daS位點附近連鎖圖譜的構建，經(jīng)測定8個與S單倍型共分離的DNA標記被定位于S位點附近，其中AAM-68與S位點連鎖最為緊密，這些標記的選定將為S位點基因的克隆提供基礎［36］。

為了對其進行進一步研究，Tomita等［37］利用圖位克隆對I.trif i da基因組S位點區(qū)域進行鑒定，通過構建BAC文庫和利用前期篩選的標記，結合RFLP后代重組分析，將S位點定位于0.57cM區(qū)域，物理距離為300kb左右。為了進一步確定S位點區(qū)域物理大小，Rahman等［38］利用遺傳重組和基因組測序對其重組斷點進行測定，將S位點遺傳距離縮小至0.23 cM，對應最大物理距離為212 kb，且通過比較不同單倍型S1和S10基因組序列，發(fā)現(xiàn)S1和S10 S位點區(qū)域中的 50.7 kb和34.5 kb為S單倍型特異多態(tài)性區(qū)段（SDR），而其兩端區(qū)域具有高度的序列相似性，基于SDR的大小，IpomoeaS位點物理大小被預測為34～50 kb。對SDR區(qū)域進行RNA印記分析，篩選得到6個基因在雌蕊或花藥中特異表達，RT-PCR驗證表明SE1、SE2、SEA在柱頭上特異表達，AB2在花藥中特異表達，且均在開花前表達量最高，原位雜交顯示AB2在花藥中絨氈層細胞中表達，且不同單倍型序列分析表明這4個基因具有高度的序列多態(tài)性，因此推測其為Ipomoea孢子體不親和系統(tǒng)中雌蕊和花粉的候選基因［39］。上述研究結果為甘薯種內(nèi)雜交不親和性分子機制研究提供了基礎，但有關甘薯種內(nèi)雜交不親和性調控機理的研究目前還處于空白狀態(tài)。

1.5 甘薯種內(nèi)雜交不親和性的克服

甘薯種內(nèi)雜交不親和性對甘薯育種親本的選擇及種質資源的利用造成了嚴重的限制，對甘薯育種形成了嚴重的障礙，因此對甘薯種內(nèi)雜交不親和性克服方法的研究也一直受到相關學者的廣泛關注。在十字花科、茄科等植物中，相關研究表明對柱頭熱處理、CO2處理及蕾期授粉等對其不親和性具有一定克服作用［35］。為了克服甘薯種內(nèi)雜交不親和特性，相關方法也被用于甘薯柱頭處理，但均未獲得效果。國內(nèi)學者陸漱韻等［40］對切割柱頭和花柱處理、延遲授粉、蒙導授粉、有機溶劑處理柱頭、溫度處理及植物生長調節(jié)劑處理等方法進行比較篩選，結果表明NAA、6-BA、2,4-D等生長調節(jié)劑可延長花器壽命，提高結實率，對甘薯種內(nèi)雜交不親和性具有一定克服作用，但主要針對具有花粉萌發(fā)后不親和障礙的組合有效，而對典型的花粉萌發(fā)障礙不親和組合效率較低。之后，張立明等［41］用6-BA、2,4-D對A和D群不親和雜交組合進行處理，結果表明一定濃度的6-BA、2,4-D的處理可使 A 群的千系682-11×濟南紅正反交結實率分別提高到15.0%和13.1%，D群的紅紅 l 號×濟薯10號的結實率分別提高10.4%和10.8%，但對兩群內(nèi)其他組合的結實率影響較小。相比植物生長調節(jié)劑，張雄堅等［42］經(jīng)過多年的篩選得到了一種誘導配方液，通過誘導配方液的處理可以促進具有花粉萌發(fā)障礙不親和組合花粉的萌發(fā)并獲得種子，為甘薯種內(nèi)雜交不親和反應的克服提供了一種相對行之有效的方法。

隨著現(xiàn)代分子生物學的迅速發(fā)展，基因工程等現(xiàn)代分子育種技術成為作物遺傳育種的重要途徑，體細胞雜交成為克服雜交不親和性的重要技術手段。1993年Murata等［43］用電融合方法獲得了甘薯品種間體細胞雜交再生植株，但未對其雜種性進行鑒定。為了克服甘薯的種內(nèi)雜交不親和性，王晶珊等［44］利用PEG融合法對B群內(nèi)雜交不親和品種koganesengan和bitambi進行原生質體融合，通過原生質體再生培養(yǎng)獲得4株體細胞雜種再生植株，其中兩株染色體數(shù)為親本染色體數(shù)之和（2n=12X=180），另外兩株分別為41～103和35～100，RAPD分析顯示，4棵植株分別具有雙親特異或雙親不具有的新擴增條帶。這些體細胞雜種植株的獲得為甘薯種內(nèi)雜交不親和性的克服及育種新方法的開拓奠定了基礎。但因甘薯體細胞雜種存在生長勢弱、分枝少、結薯少或不結薯、花朵小、育性低等問題，目前其在甘薯育種及生產(chǎn)中的應用仍具有一定局限性。

2 甘薯種間雜交不親和性研究

2.1 甘薯近緣野生種在甘薯育種中的應用

甘薯與其近緣野生種統(tǒng)稱為甘薯組，根據(jù)與甘薯雜交的親和性，甘薯及其近緣野生種被劃分為A群和B群，A群包括I.triloba（2x），I.lacunosa（2x），I.gracilis（4x） 和I.tiliacea（4x）；B群包括I.batatas（6x）（甘薯栽培種），I.littoralis（4x），I.leucantha（2x） 和I.trif i da（6x）及其系列2x，3x，4x種。其中A群和B群同一群內(nèi)各種之間表現(xiàn)為雜交親和，但群間表現(xiàn)為雜交不親和，且B群內(nèi)各種均表現(xiàn)為自交不親和［45-46］。甘薯近緣野生種為甘薯育種的重要種質資源，存在很多甘薯栽培種不具有的優(yōu)良基因，對其抗病蟲、抗逆、高淀粉等優(yōu)良基因的利用將為甘薯品種的改良拓寬基因資源。日本學者早期利用六倍體野生種I.trif i da（6x）與甘薯雜交，從其后代篩選出具有1/8野生種血統(tǒng)的抗線蟲病及高淀粉品種“南豐”，打破了常規(guī)甘薯品種間雜交育種的局限性，為甘薯育種開拓了一條新的途徑［47］。在國內(nèi)，江蘇農(nóng)科院利用六倍體野生種I.trif i da（6x）也育成了具有1/8野生種血統(tǒng)的蘇渝303和渝蘇297，其中蘇渝303為優(yōu)良的淀粉加工兼飼料用甘薯品種，渝蘇297為優(yōu)良的早熟高產(chǎn)型甘薯品種，且兩者均具有良好抗病性［48］。

2.2 甘薯種間雜交不親和性生理機制的研究

盡管如此，在育種實踐中，甘薯近緣野生種的應用目前僅局限在I.trif i da（6x），對其他近緣野生種的利用較少，尤其是A群野生種，因其與甘薯雜交不親和，嚴重限制了A群種在甘薯育種中的應用。因此，甘薯及其近緣野生種種間雜交不親和性的克服將為野生種基因資源在甘薯育種中的引入與利用提供重要基礎。陸漱韻等［19］對甘薯與A群野生種種間雜交不親和特性研究表明，其不親和特性表現(xiàn)為三種類型：花粉不萌發(fā)或產(chǎn)生極短花粉管，且柱頭乳突細胞產(chǎn)生胼胝質反應；花粉萌發(fā)延遲，花粉管生長緩慢、停滯；花粉正常萌發(fā)，花粉管生長受阻。但根據(jù)花粉在柱頭上的表現(xiàn)表明主要為花粉萌發(fā)后的抑制，其中生理不協(xié)調為主導因子，且在不同的組合中幾乎未觀察到正常的受精作用。

2.3 甘薯種間雜交不親和性的克服

基于植物生長調節(jié)劑在甘薯種內(nèi)雜交不親和性的克服作用，王家旭等［49-50］利用2,4-D、BA等生長調節(jié)劑對A群野生種I.triloba和B群甘薯栽培種徐薯18等雜交組合進行處理，結果表明植物生長調節(jié)劑可延長花器壽命，克服甘薯種間雜交不親和性，但因胚、胚乳和子房的不協(xié)調性，所得種子不萌發(fā)或萌發(fā)后死亡，而對其進行胚培養(yǎng)可克服胚胎的發(fā)育不良，獲得雜種植株，最終實現(xiàn)甘薯組中A群與B群種間的基因交流。翟紅等［51］利用2,4-D結合胚培養(yǎng)獲得了徐薯18與I.lacunosa的雜種后代，其后代表現(xiàn)為雌雄蕊發(fā)育正常，且具有明顯的結薯性，這也是首次發(fā)現(xiàn)的具有結薯性的A群和B群種間雜種后代，為A群基因資源在甘薯育種中的應用奠定了基礎。

此外，體細胞雜交為克服物種間遠緣雜交不親和性的有效途徑，梁曉光［52］利用PEG融合法對甘薯栽培品種栗子香、農(nóng)大紅與A群野生種I.triloba進行原生質體融合，分別獲得24和132株體細胞雜種再生植株，田間表現(xiàn)大部分雜種植株生活力和生長勢均較弱，且地下部均不膨大。Zhang等［53］對甘薯品紅栗子香、徐薯18、Tamayutaka與A群野生種I.lacunosa進行原生質體融合，共獲得108株體細胞雜種再生植株，且三個組合的體細胞雜種均表現(xiàn)為可育。郭建明［54］分別對甘薯品種高系14與I.triloba，徐薯18與I.lacunosa進行原生質體融合，獲得92和74株體細胞雜種再生植株，并分別首次從其體細胞雜種植株中篩選出具有良好膨大塊根的株系。這些體細胞雜種的獲得豐富了甘薯育種材料，為甘薯育種提供了重要的基因資源。

3 展望

甘薯具有豐富的種質資源，我國國家甘薯種質資源圃內(nèi)目前保存有2 000多份甘薯資源，國際馬鈴薯中心保存有7 000多份［55］，這些資源的存在為甘薯育種提供了豐富的親本材料，但因甘薯存在的種內(nèi)和種間雜交不親和性，其對甘薯種質資源的利用及甘薯的育種進程造成了嚴重的限制。針對甘薯雜交不親和性，國內(nèi)外學者已經(jīng)開展了大量研究，包括不孕群的劃分、不親和性生理及分子遺傳機制的研究、不親和性克服試劑的篩選及體細胞雜交對甘薯不親和性的克服等。但相關研究還處于初級階段，尤其是分子機制的研究，因甘薯為六倍體植株且具有復雜的遺傳背景，加之早期研究材料及方法的限制，目前甘薯雜交不親和性分子機理的研究還處于空白狀態(tài)。

但隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，尤其是現(xiàn)在分子生物學的迅速發(fā)展，相關研究手段已經(jīng)發(fā)生了根本的變化，為甘薯雜交不親和性研究提供了便利與機遇。首先，隨著基因組時代的到來，水稻、柑橘、木薯等重要糧食和經(jīng)濟作物已經(jīng)完成基因組測序，甘薯二倍體野生種I.trif i da和甘薯栽培種泰中6號在近年來也相繼完成了基因組測序［56-57］，尤其是甘薯栽培種在2017年的測序完成為甘薯雜交不親和性的研究提供了重要信息平臺。其次，轉錄組、蛋白組、代謝組等組學的發(fā)展，為甘薯雜交不親和性關鍵基因及其分子調控機制的研究提供了強有力的大數(shù)據(jù)平臺。再次，隨著近年來分子標記、轉基因等技術的發(fā)展，尤其是甘薯轉基因技術體系的建立［58］，為甘薯雜交不親和功能基因的篩選和鑒定提供了技術平臺。第四，種內(nèi)不親和機制除了在十字花科、茄科、罌粟科等典型的植物中研究，近年也相繼在蕓香科［59］、薔薇科［60］、菊科［61］等植物中得以拓展，且其機制研究從原有S位點單基因研究轉向不親和分子機制通路研究，這些研究結果將為甘薯雜交不親和分子機制的研究提供重要的參考依據(jù)。此外，隨著甘薯營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值的逐漸體現(xiàn)，甘薯產(chǎn)業(yè)體系逐漸完善，加入的科技人才也逐年增多，且國家針對甘薯產(chǎn)業(yè)建立了國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術體系，在人員、政策、經(jīng)費方面加以投入和傾斜，這些為包括甘薯雜交不親和性在內(nèi)的研究提供了強有力的支撐。