我國學(xué)者在植物遠(yuǎn)緣雜交育種研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

[本刊訊] 在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助下，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅團(tuán)隊(duì)在植物遠(yuǎn)緣雜交育種研究方面取得新進(jìn)展。成果以“柱頭受體調(diào)控十字花科種內(nèi)和種間生殖隔離”為題，于2023年1月25日在《自然》（Nature）周刊發(fā)表。

遠(yuǎn)緣雜交育種是種質(zhì)創(chuàng)新的重要途徑，而生殖隔離則嚴(yán)重阻礙遠(yuǎn)緣雜交，這是一個(gè)亟待解決的難題。大白菜等十字花科植物的遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離與種內(nèi)的自交不親和，在形態(tài)學(xué)上有一定的相似性，不親和花粉都不能在柱頭上萌發(fā)和生長；遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離還表現(xiàn)出“單向不親和”的特點(diǎn)，也就是遠(yuǎn)緣花粉受到自交不親和植物雌蕊的抑制，卻可以在自交親和植物的雌蕊中生長。團(tuán)隊(duì)由此開展研究。

研究發(fā)現(xiàn)，自交不親和反應(yīng)是柱頭乳突細(xì)胞通過S位點(diǎn)受體激酶（SRK）受體識別自花花粉攜帶的S位點(diǎn)半胱氨酸富集蛋白（SCR）信號，進(jìn)而抑制自花花粉。該團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)大白菜種內(nèi)自花花粉激活柱頭產(chǎn)生活性氧來抑制自花花粉。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，甘藍(lán)、歐洲山芥等遠(yuǎn)緣花粉也能被柱頭SRK受體識別，激活下游FERONIA受體激酶信號通路，升高柱頭活性氧而抑制遠(yuǎn)緣花粉。自交親和植物的柱頭缺乏有功能的SRK受體，遠(yuǎn)緣花粉可以進(jìn)入柱頭，但種內(nèi)花粉攜帶的花粉外被蛋白B類（pollen coat proteins B-class）小肽與FERONIA受體激酶結(jié)合，可以有效地解除柱頭活性氧對花粉的抑制作用，在與其他物種花粉的競爭中“勝出”，表現(xiàn)出“同種花粉優(yōu)先”的現(xiàn)象，從而維持了生殖隔離。

該研究成果系統(tǒng)解析了遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的調(diào)控機(jī)理，并提出了切實(shí)可行的育種關(guān)鍵技術(shù)，包括打破自交不親和，以及打破遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的育種技術(shù)，為種質(zhì)創(chuàng)新和新品種培育奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（曉 工）