解锁植物“生殖密码” 山东农大团队攻克远缘育种难题登《科学》

中国青年报客户端济南11月21日电（通讯员 王静 屈越 中青报·中青网记者 邢婷）11月21日，山东农业大学段巧红教授团队的研究成果在国际顶级期刊《科学》在线发表，成功鉴定出十字花科植物远缘生殖隔离的关键信号分子SIPS，破解了物种间“基因交流”的天然屏障，更研发出高效远缘育种技术体系。这一兼具理论突破与应用价值的成果，为培育更抗逆、更优质的作物提供了全新路径。

SIPS-SRK控制的十字花科远缘生殖隔离。（山东农业大学供图）

在农业生产中，公众熟悉的蔬菜、粮食作物都是经过长期驯化而来的“优选品种”。但驯化是把“双刃剑”，在保留高产、口感好等优良性状的同时，作物的遗传多样性也随之降低，抗病虫、耐干旱等关键抗逆基因逐渐流失。而野生近缘种中恰恰藏着这些“宝藏基因”，远缘杂交让栽培种与野生近缘种“跨界联姻”，成为引入优异基因的有效方式。

然而，植物进化出的“生殖隔离”机制，阻止了不同物种间的基因交流，让远缘育种屡屡碰壁。“十字花科植物雌蕊柱头上的SRK受体，就像安检系统会识别‘外来者’。”段巧红教授形象地解释。

十字花科作物高效远缘杂交技术体系。（山东农业大学供图）

据了解，该团队2023年已在《自然》发表成果，发现SRK受体既能识别自花花粉、避免近交衰退，也能拦截远缘花粉、维持物种稳定，但触发拦截的“外来信号”始终是未解之谜。此次研究中，团队以SRK受体为“诱饵”，通过酵母双杂交等先进技术，终于锁定了关键信号分子SIPS。

图为段巧红教授在组培室观察远缘杂交苗的状态。（山东农业大学供图）

实验证实，SIPS是十字花科植物共有的“通用警报信号”：远缘花粉携带的SIPS与SRK受体结合后，会激活柱头的防御反应，升高活性氧浓度，抑制远缘花粉萌发；若花粉缺失SIPS，就能“蒙混过关”完成受精。更令人惊喜的是，将SIPS导入十字花科外的番茄花粉后，番茄花粉也能触发白菜柱头的防御反应，印证了其“通用信号”的特性。

该研究立足国家战略需求，将基础研究转化为应用技术。针对十字花科蔬菜占我国蔬菜总栽培面积25%以上的产业需求，团队打出一套“组合拳”：优选自交不亲和性弱的母本，结合抑制SRK表达或使用活性氧清除剂，降低柱头的“防御门槛”。在白菜与高抗小菜蛾的欧洲山芥远缘杂交中，杂交胚获得率从每角果1个提升至3—6个，大幅提高了育种效率。

段巧红教授团队合影。（山东农业大学供图）

段巧红介绍，新技术让远缘育种的推广可促进抗病虫、耐盐碱、耐旱等野生基因导入栽培种，提高栽培种的抗逆特性，有力支撑我国农业绿色转型与粮食安全。

中国工程院万建民院士评价，该团队的系列成果揭示了十字花科植物生殖隔离的普遍规律，是作物遗传育种领域的重大突破。中国工程院邓秀新院士也认为，这项研究“为跨物种基因资源利用提供了全新思路”。

作为第一完成单位，山东农大科研团队的这项研究得到国家自然科学基金重点项目等资助。年轻科研人员们扎根实验室与田间，用科技创新破解农业生产难题，为保障粮食安全、推动农业高质量发展注入了青春力量。

来源：中国青年报客户端