遠(yuǎn)緣雜交成功 大白菜實現(xiàn)“擇偶自由”
◎本報記者 王延斌 通 訊 員 王 靜
將“風(fēng)馬牛不相及”的兩個物種撮合,在育種界被稱為“遠(yuǎn)緣雜交”。比如用牧草與小麥雜交,可培育出抗病性強(qiáng)的小麥新品種,但難處在于不同物種之間存在著生殖隔離,卡住了遠(yuǎn)緣物種中優(yōu)異基因資源開發(fā)利用的“脖子”。
【資料圖】
近日,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅教授團(tuán)隊在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表研究成果,該團(tuán)隊研發(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,開辟了遠(yuǎn)緣雜交育種的新思路和新途徑。
中國工程院院士鄒學(xué)校教授評價認(rèn)為,上述研究系統(tǒng)解析了遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的形成機(jī)理,開發(fā)了打破生殖隔離的遠(yuǎn)緣育種技術(shù),兼具理論創(chuàng)新性與育種應(yīng)用價值,是植物生殖生物學(xué)與雜交育種領(lǐng)域的標(biāo)志性成果。
“傳統(tǒng)遠(yuǎn)緣雜交育種主要通過廣泛測交來選擇雜交親本,但這種方式費(fèi)工、費(fèi)力且雜交效率極低,甚至為零。”上述論文通訊作者段巧紅教授介紹,“由于生殖隔離阻止遠(yuǎn)緣受精,很多時候無法獲得遠(yuǎn)緣雜交胚,要解決自交不親和育種及遠(yuǎn)緣雜交育種領(lǐng)域的‘卡脖子’難題,關(guān)鍵前提是對其調(diào)控機(jī)制的系統(tǒng)解析?!?/p>
以大白菜為代表的十字花科植物大多具有自交不親和性,是典型的異花授粉作物。
雌蕊的柱頭是阻止花粉進(jìn)入的第一道屏障。一方面,為了利用雜種優(yōu)勢,柱頭如何通過自交不親和抑制同種自花花粉而促進(jìn)異花花粉的生長?另一方面,為了保持物種遺傳穩(wěn)定性,而且由于“遠(yuǎn)緣雜交單向不親和”這種很常見但令人不解的現(xiàn)象,自交不親和植物的柱頭如何抑制遠(yuǎn)緣花粉生長?自交親和植物的柱頭雖然允許遠(yuǎn)緣花粉生長,是否通過某種“同種花粉優(yōu)先”的機(jī)制而避免與其他物種混雜?段巧紅表示:“這些都是長期懸而未決的難題?!?/p>
該團(tuán)隊以遠(yuǎn)緣雜交單向不親和現(xiàn)象為出發(fā)點(diǎn),在前期構(gòu)建的種內(nèi)自花花粉激活大白菜柱頭產(chǎn)生活性氧來抑制自花花粉的理論基礎(chǔ)上開展了本項研究。
大白菜自交不親和反應(yīng)是柱頭通過SRK受體識別進(jìn)而抑制自花花粉生長的。該團(tuán)隊發(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)緣花粉生長。而自交親和植物的柱頭缺乏有功能的SRK受體,遠(yuǎn)緣花粉雖然可以穿過柱頭,但表現(xiàn)出“同種花粉優(yōu)先”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,進(jìn)而維持了生殖隔離。
“令人振奮的是,我們研發(fā)的清除柱頭活性氧以打破十字花科蔬菜遠(yuǎn)緣雜交障礙的育種技術(shù),成功獲得了大白菜的種間、屬間雜交胚,為后續(xù)創(chuàng)制突破性新種質(zhì)奠定了堅實基礎(chǔ)?!边@一發(fā)現(xiàn)讓段巧紅非常振奮。
據(jù)了解,該項技術(shù)已應(yīng)用于十字花科植物育種。
(責(zé)編:王震、陳鍵)關(guān)注公眾號:人民網(wǎng)財經(jīng)關(guān)鍵詞: 遠(yuǎn)緣雜交
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