山東
齊魯網·閃電新聞5月18日訊農業生產中，大家熟悉的蔬菜、水果、糧食其實都是經過長期馴化而來的“優選品種”。但馴化是一把“雙刃劍”，在保留高產、口感好等優良特點的同時，農作物的遺傳多樣性也會隨之降低，抗病蟲、耐干旱等關鍵基因會逐漸流失。怎么能讓現有的品種基因更完善，優勢更突出呢？農業專家們想到的辦法是，讓與這個品種“八竿子打不著”的“外來”遠緣種和“沒出五服”的野生近緣種“跨界聯姻”。
大白菜，這種起源于中國、擁有6000年種植歷史的十字花科蔬菜，憑借其適應性強、營養豐富、性價比高的特質，已成為70多個國家和地區餐桌上的常見食材。中國人對大白菜的喜愛自不必說，俄羅斯人靠它熬過寒冬，酸菜豬肘配啤酒是德國人的招牌菜......這株平凡的蔬菜正書寫著最硬核的生存智慧。
近幾年來，段巧紅和她的團隊一直在為培養一棵完美的大白菜較勁。然而，植物進化出的“生殖隔離”機制，阻止了不同物種間的基因交流，讓遠緣育種屢屢碰壁。段巧紅教授團隊曾在《自然》雜志上介紹了白菜等十字花科植物“擇偶”的復雜情況。白菜花雌蕊的柱頭是阻止花粉進入的第一道屏障---一方面，柱頭抑制同種作物自花花粉、促進異花花粉生長，避免近親繁殖；另一方面，柱頭抑制非同種遠緣花粉以保持物種遺傳的穩定性，也就是說，“你如果不是白菜的花粉，那就請你走開”。以山芥屬歐洲山芥為例，作為高抗小菜蛾等害蟲的十字花科植物，它被認為是提高白菜抗蟲性最佳外源優異基因供體。然而，由于其與白菜的親緣關系較遠，遠緣雜交嘗試難以成功。
怎么能讓大白菜心甘情愿地“敞開懷抱”，進而與遠緣物種“成功聯姻”呢？專家們的思路是，挑選“安檢系統”比較弱的白菜作為母本，結合活性氧清除劑等人工手段，有效降低花蕊柱頭的“抵抗”，讓遠緣物種的花粉能夠順利通過柱頭安檢完成受精。團隊通過排除實驗，證實了“SIPS”的核心作用---缺失“SIPS”的十字花科植物擬南芥的花粉，竟然可以“蒙混過關”，成功逃避白菜柱頭的防御系統，完成水合、萌發，乃至受精。更引人注目的是這一發現的“通用性”。
實驗進一步發現，在番茄等十字花科之外的物種中沒找到“SIPS”同源基因，這些物種的花粉也無法激發白菜柱頭的防御反應。然而，通過遺傳手段將“SIPS”導入番茄花粉后，原本“沉默”的番茄花粉竟成功觸發了白菜柱頭的活性氧爆發。這些實驗證據表明，“SIPS”是觸發十字花科植物柱頭防御反應的充分必要的“警報信號”。基于這一基礎核心的發現，段巧紅教授團隊已開發出更高效的遠緣雜交技術體系。他們打出了一套“組合拳”，讓中國大白菜與歐洲山芥“跨越”千山萬水，實現了遠緣雜交的重大進展---“對象”找好了，“聯姻”也快要成功了。
這樣的“聯姻”到底會給大白菜帶來怎樣的改變呢？段巧紅教授介紹說，新技術可促進抗病蟲、耐鹽堿、耐旱等野生基因導入大白菜的栽培種，提高栽培種的抗逆特性，有力支撐農業綠色轉型與糧食安全。揭開植物界的更多秘密，段巧紅和同事們一直在不懈努力。山東農業大學李傳友教授團隊在國際著名學術期刊《細胞》上發表研究論文，首次鑒定到再生因子REF1，回答了植物受傷后如何啟動再生過程這一困擾全球科學家的世紀難題?！耙盎馃槐M，春風吹又生”，這一大家所熟知的自然現象背后的植物再生機制，被中國農業專家成功破解。這些成果的取得，是因為大家都有一個共同的信念---用最好的技術種出最好的農作物。
（播音：李雪倩）
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