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        我國(guó)學(xué)者在植物遠(yuǎn)緣雜交育種研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

        2023-05-30 08:57:46
        科學(xué) 2023年2期
        關(guān)鍵詞:不親遠(yuǎn)緣柱頭

        [本刊訊] 在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助下,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)段巧紅團(tuán)隊(duì)在植物遠(yuǎn)緣雜交育種研究方面取得新進(jìn)展。成果以“柱頭受體調(diào)控十字花科種內(nèi)和種間生殖隔離”為題,于2023年1月25日在《自然》(Nature)周刊發(fā)表。

        遠(yuǎn)緣雜交育種是種質(zhì)創(chuàng)新的重要途徑,而生殖隔離則嚴(yán)重阻礙遠(yuǎn)緣雜交,這是一個(gè)亟待解決的難題。大白菜等十字花科植物的遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離與種內(nèi)的自交不親和,在形態(tài)學(xué)上有一定的相似性,不親和花粉都不能在柱頭上萌發(fā)和生長(zhǎng);遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離還表現(xiàn)出“單向不親和”的特點(diǎn),也就是遠(yuǎn)緣花粉受到自交不親和植物雌蕊的抑制,卻可以在自交親和植物的雌蕊中生長(zhǎng)。團(tuán)隊(duì)由此開展研究。

        研究發(fā)現(xiàn),自交不親和反應(yīng)是柱頭乳突細(xì)胞通過(guò)S位點(diǎn)受體激酶(SRK)受體識(shí)別自花花粉攜帶的S位點(diǎn)半胱氨酸富集蛋白(SCR)信號(hào),進(jìn)而抑制自花花粉。該團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)大白菜種內(nèi)自花花粉激活柱頭產(chǎn)生活性氧來(lái)抑制自花花粉。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),甘藍(lán)、歐洲山芥等遠(yuǎn)緣花粉也能被柱頭SRK受體識(shí)別,激活下游FERONIA受體激酶信號(hào)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)緣花粉可以進(jìn)入柱頭,但種內(nèi)花粉攜帶的花粉外被蛋白B類(pollen coat proteins B-class)小肽與FERONIA受體激酶結(jié)合,可以有效地解除柱頭活性氧對(duì)花粉的抑制作用,在與其他物種花粉的競(jìng)爭(zhēng)中“勝出”,表現(xiàn)出“同種花粉優(yōu)先”的現(xiàn)象,從而維持了生殖隔離。

        該研究成果系統(tǒng)解析了遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的調(diào)控機(jī)理,并提出了切實(shí)可行的育種關(guān)鍵技術(shù),包括打破自交不親和,以及打破遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離的育種技術(shù),為種質(zhì)創(chuàng)新和新品種培育奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        (曉 工)

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