我國學者在植物遠緣雜交育種研究領域取得新進展

[本刊訊] 在國家自然科學基金項目等資助下，山東農業大學段巧紅團隊在植物遠緣雜交育種研究方面取得新進展。成果以“柱頭受體調控十字花科種內和種間生殖隔離”為題，于2023年1月25日在《自然》（Nature）周刊發表。

遠緣雜交育種是種質創新的重要途徑，而生殖隔離則嚴重阻礙遠緣雜交，這是一個亟待解決的難題。大白菜等十字花科植物的遠緣雜交生殖隔離與種內的自交不親和，在形態學上有一定的相似性，不親和花粉都不能在柱頭上萌發和生長；遠緣雜交生殖隔離還表現出“單向不親和”的特點，也就是遠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。團隊由此開展研究。

研究發現，自交不親和反應是柱頭乳突細胞通過S位點受體激酶（SRK）受體識別自花花粉攜帶的S位點半胱氨酸富集蛋白（SCR）信號，進而抑制自花花粉。該團隊前期發現大白菜種內自花花粉激活柱頭產生活性氧來抑制自花花粉。進一步研究發現，甘藍、歐洲山芥等遠緣花粉也能被柱頭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緣花粉。自交親和植物的柱頭缺乏有功能的SRK受體，遠緣花粉可以進入柱頭，但種內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”，表現出“同種花粉優先”的現象，從而維持了生殖隔離。

該研究成果系統解析了遠緣雜交生殖隔離的調控機理，并提出了切實可行的育種關鍵技術，包括打破自交不親和，以及打破遠緣雜交生殖隔離的育種技術，為種質創新和新品種培育奠定了堅實的基礎。

（曉 工）