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控制远缘生殖隔离关键分子发现

发布时间： 2025-12-10

记者12月8日获悉，山东农业大学教授段巧红团队首次发现十字花科植物中控制远缘生殖隔离的关键分子——花粉信号蛋白SIPS，并据此建立了一套高效的远缘杂交育种技术体系。这一突破为利用野生植物资源改良栽培蔬菜开辟了新路径。相关研究成果日前在线发表在国际期刊《科学》上。

　　为什么科学家一直尝试让栽培种与野生近缘种“联姻”？“白菜、甘蓝、油菜等都属于十字花科。”段巧红向记者介绍，这些作物经过长期驯化，产量高、品质好，但也失去了不少抗病、抗虫、耐逆等“野生本领”。

科学家试图通过让栽培种与野生近缘种“联姻”，以期把优良基因“请回来”。然而，植物在进化过程中形成的生殖隔离，成为不同物种间杂交的天然屏障。

　　研究团队发现，十字花科植物的雌蕊柱头上有一套“安检系统”——SRK受体，能识别花粉“身份”。远缘花粉因携带一种“外来者标签”——SIPS蛋白，会被统一识别并触发雌蕊防御反应，导致无法完成受精。

　　该团队通过酵母双杂交和免疫共沉淀技术，从花粉蛋白中“钓”出这个SIPS蛋白。实验显示，若将编码SIPS蛋白的基因敲除，原本被拒的远缘花粉竟能蒙混过关，成功完成受精。

　　过去，远缘杂交成功率极低，育种专家常需耗费大量人力物力进行测交筛选。段巧红团队基于这一机制，开发出一套“组合拳”技术：选用自交不亲和性弱的母本，配合反义寡核苷酸抑制SRK表达或使用活性氧清除剂，有效降低雌蕊柱头“戒心”，让远缘花粉顺利“通关”。

　　在白菜与抗虫野生植物——欧洲山芥的杂交实验中，这一技术使杂交胚获得率从每角果1个提升至3—6个，效率提升显著。后续通过胚挽救、染色体加倍等手段，研究人员有望培育出兼具栽培品质与野生抗性的新型蔬菜品种。

　　中国科学院院士万建民认为，该研究系统揭示了十字花科植物的生殖隔离规律，建立了高效远缘杂交育种技术体系，系列成果是作物遗传育种领域的重大突破。中国工程院院士邓秀新说，该研究不仅为十字花科作物的远缘杂交育种提供了关键理论依据，也为解决其他物种在种间、属间杂交中面临的生殖障碍提供了新思路。

（来源：科技日报作者：王延斌）

控制远缘生殖隔离关键分子发现

发布时间： 2025-12-10