科技日报记者 王延斌 通讯员 王静 赵秀明
为什么科学家一直尝试让栽培种与野生近缘种“联姻”？
11月21日，山东农业大学段巧红教授团队在国际期刊《科学》在线发表最新成果。该研究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。
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表示，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。
“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。
段巧红团队发现，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”。自花花粉因携带特定信号被识别后遭拒；远缘花粉则因携带一种“外来者标签”——SIPS蛋白，被统一识别并触发防御反应，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”出这个关键小分子蛋白SIPS。实验显示，若将SIPS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。SIPS在十字花科植物中普遍存在，具有“通用性”，而在番茄等非十字花科植物中则不存在。若将SIPS导入番茄花粉，它也能“拉响警报”，被白菜柱头识别并拒之门外。
该研究首次揭示了植物如何通过同一受体（SRK）识别不同信号分子，分别实现“自交不亲和”与“远缘隔离”的分子机制，解开了植物生殖进化的一大谜团。
过去，远缘杂交成功率极低，育种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，有望培育出兼具栽培品质与野生抗性的新型蔬菜品种。
（受访者供图）
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