農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源是現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，加強(qiáng)種質(zhì)資源保護(hù)和育種創(chuàng)新至關(guān)重要。

以大白菜等十字花科蔬菜為例，自交不親和育種以及遠(yuǎn)緣雜交育種是重要的育種技術(shù)。然而，在十字花科蔬菜的種質(zhì)創(chuàng)新過程中，生殖隔離是遠(yuǎn)緣雜交育種的“卡脖子”難題，很大程度上限制了遠(yuǎn)緣物種中優(yōu)異基因資源的開發(fā)利用。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅教授領(lǐng)銜的蔬菜生殖機(jī)理與育種應(yīng)用團(tuán)隊(duì)開辟了遠(yuǎn)緣雜交育種的新思路和新途徑。據(jù)該校1月26日發(fā)布消息，段巧紅等人當(dāng)天在頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）發(fā)表了最新研究成果，揭示了十字花科蔬菜通過調(diào)控柱頭活性氧水平以維持種間生殖隔離的分子機(jī)理，并研發(fā)了打破遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的育種技術(shù)，成功獲得了大白菜的種間、屬間遠(yuǎn)緣雜交胚。

研究團(tuán)隊(duì)前期的研究發(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。團(tuán)隊(duì)進(jìn)而以遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離與自交不親和都表現(xiàn)為柱頭對花粉的抑制、以及遠(yuǎn)緣雜交單向不親和，這兩個(gè)現(xiàn)象為出發(fā)點(diǎn)開展了本項(xiàng)研究。

新聞稿中指出，大白菜自交不親和反應(yīng)是柱頭通過SRK受體識別進(jìn)而抑制自花花粉的。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，甘藍(lán)、歐洲山芥等遠(yuǎn)緣花粉也能通過柱頭SRK受體，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)緣花粉可以穿過柱頭，但表現(xiàn)出“同種花粉優(yōu)先”的現(xiàn)象，這主要是由于種內(nèi)花粉比遠(yuǎn)緣花粉更快更有效地降低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”，從而維持了生殖隔離。

“由于我們過去對其調(diào)控機(jī)制認(rèn)知不足，無法在育種技術(shù)上取得突破，在很大程度上限制了雜交親本的選配，導(dǎo)致很多有意義的育種項(xiàng)目被迫停滯?！倍吻杉t解釋。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該研究成果深入系統(tǒng)地解析了十字花科蔬菜作物自交不親和及遠(yuǎn)緣雜交不親和調(diào)控機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)十字花科蔬菜作物雜交育種、遠(yuǎn)緣雜交育種、及種質(zhì)資源創(chuàng)新等重要的育種工作，提供了理論支撐。

值得一提的是，研究團(tuán)隊(duì)提供的切實(shí)可行的育種新技術(shù)，包括打破自交不親和的育種技術(shù)及打破遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的育種技術(shù)，是十字花科蔬菜育種的共性關(guān)鍵核心技術(shù)，極大地提高了親本繁種效率，促進(jìn)了蔬菜種質(zhì)資源開發(fā)利用。