山东
齐鲁网·闪电新闻5月18日讯农业生产中，大家熟悉的蔬菜、水果、粮食其实都是经过长期驯化而来的“优选品种”。但驯化是一把“双刃剑”，在保留高产、口感好等优良特点的同时，农作物的遗传多样性也会随之降低，抗病虫、耐干旱等关键基因会逐渐流失。怎么能让现有的品种基因更完善，优势更突出呢？农业专家们想到的办法是，让与这个品种“八竿子打不着”的“外来”远缘种和“没出五服”的野生近缘种“跨界联姻”。
大白菜，这种起源于中国、拥有6000年种植历史的十字花科蔬菜，凭借其适应性强、营养丰富、性价比高的特质，已成为70多个国家和地区餐桌上的常见食材。中国人对大白菜的喜爱自不必说，俄罗斯人靠它熬过寒冬，酸菜猪肘配啤酒是德国人的招牌菜......这株平凡的蔬菜正书写着最硬核的生存智慧。
近几年来，段巧红和她的团队一直在为培养一棵完美的大白菜较劲。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。段巧红教授团队曾在《自然》杂志上介绍了白菜等十字花科植物“择偶”的复杂情况。白菜花雌蕊的柱头是阻止花粉进入的第一道屏障---一方面，柱头抑制同种作物自花花粉、促进异花花粉生长，避免近亲繁殖；另一方面，柱头抑制非同种远缘花粉以保持物种遗传的稳定性，也就是说，“你如果不是白菜的花粉，那就请你走开”。以山芥属欧洲山芥为例，作为高抗小菜蛾等害虫的十字花科植物，它被认为是提高白菜抗虫性最佳外源优异基因供体。然而，由于其与白菜的亲缘关系较远，远缘杂交尝试难以成功。
怎么能让大白菜心甘情愿地“敞开怀抱”，进而与远缘物种“成功联姻”呢？专家们的思路是，挑选“安检系统”比较弱的白菜作为母本，结合活性氧清除剂等人工手段，有效降低花蕊柱头的“抵抗”，让远缘物种的花粉能够顺利通过柱头安检完成受精。团队通过排除实验，证实了“SIPS”的核心作用---缺失“SIPS”的十字花科植物拟南芥的花粉，竟然可以“蒙混过关”，成功逃避白菜柱头的防御系统，完成水合、萌发，乃至受精。更引人注目的是这一发现的“通用性”。
实验进一步发现，在番茄等十字花科之外的物种中没找到“SIPS”同源基因，这些物种的花粉也无法激发白菜柱头的防御反应。然而，通过遗传手段将“SIPS”导入番茄花粉后，原本“沉默”的番茄花粉竟成功触发了白菜柱头的活性氧爆发。这些实验证据表明，“SIPS”是触发十字花科植物柱头防御反应的充分必要的“警报信号”。基于这一基础核心的发现，段巧红教授团队已开发出更高效的远缘杂交技术体系。他们打出了一套“组合拳”，让中国大白菜与欧洲山芥“跨越”千山万水，实现了远缘杂交的重大进展---“对象”找好了，“联姻”也快要成功了。
这样的“联姻”到底会给大白菜带来怎样的改变呢？段巧红教授介绍说，新技术可促进抗病虫、耐盐碱、耐旱等野生基因导入大白菜的栽培种，提高栽培种的抗逆特性，有力支撑农业绿色转型与粮食安全。揭开植物界的更多秘密，段巧红和同事们一直在不懈努力。山东农业大学李传友教授团队在国际著名学术期刊《细胞》上发表研究论文，首次鉴定到再生因子REF1，回答了植物受伤后如何启动再生过程这一困扰全球科学家的世纪难题。“野火烧不尽，春风吹又生”，这一大家所熟知的自然现象背后的植物再生机制，被中国农业专家成功破解。这些成果的取得，是因为大家都有一个共同的信念---用最好的技术种出最好的农作物。
（播音：李雪倩）
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