【植物科学最前沿】华中农业大学邓秀新院士团队发表打破植物自交不亲和性状的综述文章

近日，华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室邓秀新院士团队成员柴利军教授受邀在国际学术期刊《Critical Reviews in Plant Sciences》发表了题为“Systems and breakdown of self-incompatibility”的综述文章。该文章系统梳理了目前关于植物自交不亲和性状分子机制研究进展，全面总结了用于打破植物自交不亲和性状的生理与分子技术，进一步对植物界由自交不亲和（SI）向自交亲和（SC）性状演化可能机制进行了深入探讨。

自交不亲和性（Self-incompatibility, SI）是显花植物在长期自然进化过程中形成的一种广泛存在的生殖隔离机制，旨在防止近亲繁殖和物种退化，保持物种遗传多样性。根据植物花型结构不同，自交不亲和可分为同型和异型自交不亲和类型，其中同型自交不亲和又可分为配子体（Gametophyte self-incompatibility, GSI）和孢子体自交不亲和（Sporophyte self-incompatible, SSI）两种类型。在GSI中，雌雄蕊识别过程中，花粉在花柱中会形成完全亲和、完全不亲和及半不亲和三种情况；而在SSI中，雌雄蕊识别过程中只会形成完全亲和或完全不亲和两种情况（图1）。

图 1. 配子体与孢子体自交不亲和类型

不论是GSI或SSI系统，都是由单一位点复等位基因来控制，即通常由一个S位点且该位点上包含有遗传上紧密连锁的雌性决定因子和雄性决定因子，不同类型间控制植物自交不亲和性状关键决定因子可能存在差异（Table 1）。

Table 1.不同SI机制的总结

自交不亲和性状在植物进化过程中对维持物种遗传多样性以适应环境变化发挥了重要作用，但在实际生产中往往会带来一定的负面影响，使得在一些物种中打破SI性状显得尤为重要。本文系统综述了已报道的多种用于打破植物SI性状的生理技术如：乙烯、盐溶液、CO2及高温等处理进展（图2）。

图 2. 打破SI的生理技术

除可能的化学和外界环境因素对SI的影响外，本文也对未来可能用于打破SI障碍的生物技术如基于CRISPR-Cas9的分子技术进行总结与展望（图 3）。

图 3. 打破SI的分子基础

华中农业大学园艺林学学院在读博士研究生Muhammad Husnain Ahmad（巴基斯坦籍）为论文第一作者，柴利军教授为论文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2021YFD1200200）、国家自然科学基金（32122075, 32072523）研究经费支持。

信息来源：植物科学最前沿

论文链接：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/07352689.2022.2093085?src=

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