中国植物学会副理事长瞿礼嘉：打开远缘杂交的“大门”

瞿礼嘉指出，全球被子植物种类丰富，约达30万种，而人类日常饮食所涉及的种类不到150种。尚有庞大的植物资源库未被发掘利用，其中蕴含的遗传多样性是提升食物多样性的巨大潜力。他认为，引入这些未利用物种的基因资源，可极大丰富育种材料，而实现植物远缘杂交是获取新基因的重要途径。

不同植物种之间的杂交是形成新物种的一种重要机制。当今多种重要的经济作物，如小麦、棉花和油菜，都源自自然界中植物间的杂交事件。瞿礼嘉介绍，长期以来，远缘植物杂交是农业与植物科学领域共同的梦想。20世纪50年代，苏联科学家米丘林等人尝试通过“花粉蒙导效应”突破生殖障碍，但未能成功实现远缘杂交，其机制也尚待深入解析。

“实现远缘杂交，意味着中华民族将在粮食竞争中立于不败之地。”2019年，瞿礼嘉教授团队的研究成果“Cysteine-rich peptides promote interspecific genetic isolation in Arabidopsis”在国际顶级期刊《科学》上发表，揭示了拟南芥通过种属特异性的花粉管吸引信号实现“同种花粉优先”的分子机制，为异种花粉在授粉过程中相较于同种花粉处于劣势的现象提供了科学阐释，揭示了不同物种杂交时花粉管导向过程的杂交障碍。同时，他们还鉴定到了可以吸引远缘植物花粉管的无种属特异性的花粉管吸引物质“绣球”，为打破花粉管导向过程的远缘杂交障碍奠定了重要的基础。该成果入选了2019年度“中国高等学校十大科技进展”。

2023年，瞿礼嘉教授团队深入研究，在《细胞》期刊发表了题为“Antagonistic RALF peptides control an intergeneric hybridization barrier on Brassicaceae stigmas”的研究论文，提出了柱头-花粉间识别与信号交流的“锁-钥模型”，阐明了柱头处的种间/属间生殖障碍形成机理，解释了“花粉蒙导效应”。该成果破解了70年难题，入选2023年度“中国生命科学十大进展”。

瞿礼嘉介绍，通过向柱头施加人工合成的“钥匙”pRALFs，可以替代自然条件下的花粉蒙导过程，帮助远缘物种的花粉管穿透柱头，为打破植物生殖障碍提供了简便有效的方法。“钥匙成为信号，打开了远缘杂交的大门。通过将不同物种的基因进行重新排列组合，使创造新物种成为可能，丰富生物多样性，真正践行大食物观。”目前，团队已突破同科不同属植物之间的主要生殖障碍，正致力于推动不同科植物之间的杂交研究。

瞿礼嘉强调，基础研究是科研的基础与核心，掌握现象背后的分子调控机制是解决应用难题的前提。目前，中国在植物生殖生物学研究以及远缘杂交领域已经走到了世界前列，未来还需要持续探索新方向、开辟新领域，真正实现引领植物远缘杂交领域的研究和应用，为未来农业的可持续发展奠定坚实的基础。