記者12月8日獲悉，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授段巧紅團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)十字花科植物中控制遠(yuǎn)緣生殖隔離的關(guān)鍵分子——花粉信號(hào)蛋白SIPS，并據(jù)此建立了一套高效的遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)體系。這一突破為利用野生植物資源改良栽培蔬菜開辟了新路徑。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表在國(guó)際期刊《科學(xué)》上。

　　為什么科學(xué)家一直嘗試讓栽培種與野生近緣種“聯(lián)姻”？“白菜、甘藍(lán)、油菜等都屬于十字花科�！倍吻杉t向記者介紹，這些作物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期馴化，產(chǎn)量高、品質(zhì)好，但也失去了不少抗病、抗蟲、耐逆等“野生本領(lǐng)”。

　　科學(xué)家試圖通過(guò)讓栽培種與野生近緣種“聯(lián)姻”，以期把優(yōu)良基因“請(qǐng)回來(lái)”。然而，植物在進(jìn)化過(guò)程中形成的生殖隔離，成為不同物種間雜交的天然屏障。

　　研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，十字花科植物的雌蕊柱頭上有一套“安檢系統(tǒng)”——SRK受體，能識(shí)別花粉“身份”。遠(yuǎn)緣花粉因攜帶一種“外來(lái)者標(biāo)簽”——SIPS蛋白，會(huì)被統(tǒng)一識(shí)別并觸發(fā)雌蕊防御反應(yīng)，導(dǎo)致無(wú)法完成受精。

　　該團(tuán)隊(duì)通過(guò)酵母雙雜交和免疫共沉淀技術(shù)，從花粉蛋白中“釣”出這個(gè)SIPS蛋白。實(shí)驗(yàn)顯示，若將編碼SIPS蛋白的基因敲除，原本被拒的遠(yuǎn)緣花粉竟能蒙混過(guò)關(guān)，成功完成受精。

　　過(guò)去，遠(yuǎn)緣雜交成功率極低，育種專家常需耗費(fèi)大量人力物力進(jìn)行測(cè)交篩選。段巧紅團(tuán)隊(duì)基于這一機(jī)制，開發(fā)出一套“組合拳”技術(shù)：選用自交不親和性弱的母本，配合反義寡核苷酸抑制SRK表達(dá)或使用活性氧清除劑，有效降低雌蕊柱頭“戒心”，讓遠(yuǎn)緣花粉順利“通關(guān)”。

　　在白菜與抗蟲野生植物——?dú)W洲山芥的雜交實(shí)驗(yàn)中，這一技術(shù)使雜交胚獲得率從每角果1個(gè)提升至3—6個(gè)，效率提升顯著。后續(xù)通過(guò)胚挽救、染色體加倍等手段，研究人員有望培育出兼具栽培品質(zhì)與野生抗性的新型蔬菜品種。

　　中國(guó)科學(xué)院院士萬(wàn)建民認(rèn)為，該研究系統(tǒng)揭示了十字花科植物的生殖隔離規(guī)律，建立了高效遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)體系，系列成果是作物遺傳育種領(lǐng)域的重大突破。中國(guó)工程院院士鄧秀新說(shuō)，該研究不僅為十字花科作物的遠(yuǎn)緣雜交育種提供了關(guān)鍵理論依據(jù)，也為解決其他物種在種間、屬間雜交中面臨的生殖障礙提供了新思路。