11月21日，山东农业大学教授段桥红团队在《Science》在线发表关键成果。他们成功鉴定了十字花科植物远程繁殖控制的关键花粉信号分子Sips，分析了远程花粉和雌蕊柱头的识别机制，开发了高效的远程育种技术体系。这是该团队继2021年和2023年分别在《Current Biology》和《Nature》发表相关成果后，在植物育种领域取得的又一突破。也为“如何利用农作物野生近缘种提高栽培种抗逆特性”这一科学难题提供了切实可行的解决方案。 段桥红教授及其团队合影。 （卡干图由山东农业大学提供） 裁剪的特性是“双刃”。在人们选择高产等优良农艺性状的长期过程中和优质化后，栽培品种的遗传多样性逐渐下降，抗病虫害、耐旱、抗碱碱等主要抗性基因也消失了。野生近缘种含有一定的“基因财富”。远缘杂交——栽培种与野生近缘种的“跨国联姻”——已成为引进优良基因、改良作物特性的有效途径。然而，植物进化产生的种间生殖隔离机制就像一道不可估量的“天然屏障”，严重阻碍了不同物种之间的遗传交流，使远程育种事倍功半。 此前，研究小组发现十字花科植物雌蕊柱头中的SRK受体可以识别远距离花粉并启动防御机制，但引发这种防御反应的“远距离花粉信号”一直是一个未解之谜。维奥秘。 为了解决这个问题，团队以甘蓝柱头SRK受体为“诱饵”，利用酵母二杂交、免疫共沉淀等先进技术，成功靶向花粉总蛋白中的主要靶点——花粉中特异性表达的小分子蛋白，并将其命名为sips（SRK-interacting interspecies pollen signal）。敲除实验证实了SIP的主要作用：缺乏SIP的拟南芥花粉成功避开了甘蓝柱头的防御系统，成功完成了水合、发芽甚至受精过程。 值得关注的是SIP的“普遍性”特征。系统研究发现SIPs存在于所有十字花科植物中。不同物种中的SIPS信号和SRK受体可以与物种相互作用，通过增加柱头活性氧的浓度来抑制远处花粉的生长。在十字花科以外的物种中，例如西红柿，ips同源基因尚未被发现，从西红柿到卷心菜柱头的花粉都不会引发防御反应。然而，当将SIPS引入番茄花粉时，番茄花粉能够成功地“敲响警钟”并触发甘蓝柱头的防御机制。这一机制就像安装在植物柱头上的“智能安全系统”：SRK受体识别自花花粉的特异信号和远缘花粉的SIPS信号，分别抑制自交和远缘杂交，避免近交抑制，保证物种的完整性，只允许种内异花花粉成功完成受精。 这项研究立足国家需求，将基础研究转化为应用技术。十字花科蔬菜的种植面积占我国蔬菜总面积的25%以上，但亲缘关系较远的属之间的杂交一直面临着难题。埃德面临着巨大的挑战。例如，欧洲山芥菜对小菜蛾具有高度抗性，是开发大白菜抗虫性的优质基因供体。但由于与大白菜的亲缘关系较远，多年来远缘杂交尝试一直未能成功。基于SIPS-SRK相互作用机制，团队开发了高效远程杂交技术体系：选择自保能力弱的大白菜品系作为母本，结合反义寡核苷酸抑制SRK表达或使用活性氧清除剂有效降低柱头防御阈值。这一“组合拳”，使杂交甘蓝和欧洲山芥菜的胚胎获得率从每角果1个提高到3-6个，为后续通过胚胎拯救者、染色体复制等技术获得新型抗虫甘蓝奠定了坚实的基础。技术。 中国工程院院士万建民评价，这一结果进一步鉴定了远缘花粉信号，记录了十字花科植物生殖隔离的一般规律，建立了良好的远缘杂交育种技术体系。这一系列成果热情推动了远缘亲缘育种的发展，是遗传育种领域的重大突破。 中国工程院院士邓秀新表示，这项研究不仅为十字花科作物远缘杂交育种提供了基础理论依据，也为解决其他物种在种间、属间杂交中面临的繁殖障碍提供了参考和思路，为野生种质资源的高效利用和新品种培育提供了新途径。 （中国日报山东记者站 记者：赵瑞雪 通讯员：王吉ng) WS69205EA3A310942CC4992C7B https://sd.chinadaily.com.cn/a/202511/21/ws69205ea3a310942cc4992c7b.html 版权保护：本网站发布的内容（包括文字、图片、多媒体信息等）版权归中国日报网（中国日报国际文化传媒（北京）有限公司）独家使用。未经中国日报网事先同意和许可，禁止转载和使用。向中国日报提交评论：[email protected]