北京時間 1 月 26 日，大年初五，淩晨 0 點 01 分，國際學術期刊《自然》（Nature）在線發表了一項來自山東科研團隊的研究成果——阻礙十字花科蔬菜遠緣雜交的生殖隔離，被山東農業大學段巧紅教授團隊打破。段巧紅教授團隊成功獲得大白菜的種間、屬間遠緣雜交胚，讓大白菜獲得了 " 擇偶 " 自由。
遠緣雜交是什麼？不同種間屬間甚至親緣關系更遠的物種之間的雜交，也被稱為物種間的 " 跨界 "。
山東農業大學園藝科學與工程學院段巧紅教授
比如用冰草與小麥雜交，培育出節水型小麥新品種；用枸杞與辣椒雜交，培育出個高大、産量高、營養豐富的枸杞辣椒……
遠緣雜交，能夠有效 " 取長補短 "，突破種屬界限，擴大遺傳變異，從而實現創造新物種、改良舊物種、利用雜種優勢的育種意義。
段巧紅介紹，種間生殖隔離的存在，嚴重阻礙遠緣雜交技術在育種中的應用。因此，對遠緣雜交生殖隔離的機理研究并由此開發出的克服遠緣雜交障礙的育種技術，對育種技術的創新及種質資源創新，盡快實現種源的自主可控具有重要意義。
說到十字花科蔬菜，大家第一反應是大白菜。其實，常出現在大家餐桌上的甘藍、蘿蔔、芥菜、油菜等蔬菜，均屬十字花科。十字花科蔬菜是我國栽培最廣泛、食用量最多的蔬菜，種植面積約占蔬菜總面積的 25%。
要給農業插上科技的翅膀。培育更加優質的十字花科蔬菜品種，事關 " 菜籃子 " 安穩，意義重大。為此，段巧紅團隊圍繞十字花科蔬菜遠緣雜交展開研究。
段巧紅介紹，想要充分利用遠緣物種的優質基因資源，首先要對其調控機制進行系統解析。
團隊研究發現，遠緣雜交生殖隔離中對花粉的抑制有兩個不同的調控機制。在自交不親和植物的柱頭上，SRK 受體識别自花花粉也可以識别遠緣花粉，進而激活 FERONIA 受體激酶調控的柱頭活性氧，抑制花粉生長。而在自交親和植物的柱頭上，缺乏 SRK 受體，種内花粉比遠緣花粉更快降低柱頭活性氧，優先進入柱頭及子房完成受精。這兩種調控機制都确保了生殖隔離阻止了物種間基因的流動。
基于對種間隔離形成機理的解析，團隊開發了清除柱頭活性氧以打破十字花科蔬菜遠緣雜交障礙的育種技術，成功得到大白菜的種間、屬間雜交胚，目前該技術正應用于十字花科蔬菜育種。
中國工程院院士、湖南農業大學校長鄒學校對此評價，該研究系統解析了十字花科植物遠緣雜交生殖隔離的形成機理，開發了打破生殖隔離的遠緣育種技術，兼具理論創新性與育種應用價值，是植物生殖生物學與雜交育種領域的标志性成果。
" 該研究通過新技術将遠緣物種的優異基因資源導入栽培種，拓寬種質遺傳範圍，将極大地促進十字花科遠緣物種中優異基因資源的開發利用，為突破性種質的創制和新品種培育奠定堅實的基礎。該項研究對于其他作物的野生資源利用也提供了新思路。" 中國熱帶農業科學院院長黃三文如是評價。
論文原文鍊接：
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05640-x
