远缘杂交育种是种质创新的重要途径，但生殖隔离是远缘杂交育种的“卡脖子”难题，很大程度上限制了远缘物种中优异基因资源的开发利用。

北京时间2023年1月26日，国际著名学术期刊《自然》（Nature）在线发表了山东农业大学段巧红教授领衔的蔬菜生殖机理与育种应用团队的研究成果。该研究揭示了大白菜等十字花科蔬菜通过调控柱头活性氧水平以维持种间生殖隔离的分子机理，并研发了打破远缘杂交生殖隔离的育种技术，成功获得了大白菜的种间、属间远缘杂交胚，开辟了远缘杂交育种的新思路和新途径，让大白菜获得了“择偶”自由。

十字花科蔬菜是我国栽培最广泛、食用量最多的蔬菜，种植面积约占蔬菜总面积的25%。属于十字花科植物的大白菜被誉为北方人的 “冬菜之王”。自交不亲和育种以及远缘杂交育种是十字花科蔬菜重要的育种技术。餐桌上常见的甘蓝、芥菜、萝卜等蔬菜，均属十字花科。培育更加优质的十字花科蔬菜品种，事关“菜篮子”安稳，意义重大。

远缘杂交育种能有效拓宽种质资源遗传范围。由于长期在野外生存进化，野生种具备抗病、抗虫、抗逆等优异基因资源。通过远缘杂交将其导入蔬菜栽培种的基因组，能有效提高蔬菜对病虫害的抗性。但生殖隔离严重阻碍这一技术应用。

传统远缘杂交育种主要通过广泛测交选择杂交亲本，费工、费力且杂交效率极低，甚至为零。“想要充分利用远缘物种的优质基因资源，首先要对其调控机制进行系统解析。”段巧红介绍，团队研究发现，雌蕊柱头上高水平活性氧是生殖隔离的关键因素。远缘花粉刺激柱头升高活性氧，或者阻止活性氧的下降，抑制远缘花粉的生长，从而阻止了物种间的基因流动。

中国工程院院士、湖南农业大学校长邹学校对此评价，该研究系统解析了十字花科植物远缘杂交生殖隔离的形成机理，兼具理论创新性与育种应用价值，是植物生殖生物学与杂交育种领域的标志性成果。

“令人振奋的是，通过我们研发的清除柱头活性氧以打破十字花科蔬菜远缘杂交障碍的育种技术，成功获得了大白菜的种间、属间远缘杂交胚。”团队成员、博士生杨琳介绍，目前该项技术正应用于十字花科蔬菜育种。

“该研究是系统认知十字花科植物受精机制的重要进展，为突破性种质的创制和新品种培育奠定坚实的基础。这也为其他作物的野生资源利用提供了新思路。”中国热带农业科学院院长黄三文如是评价。

如今，该发现带来的育种新技术，包括打破自交不亲和的育种技术及打破远缘杂交生殖隔离的育种技术，成为十字花科植物育种的共性关键核心技术。