加州大学戴维斯分校的Roger Chetelet等科学家发现,编码Cullin 1蛋白的基因可能在阻碍种间受精中起关键作用。Cullin 1是泛素-蛋白酶体系统的一个组分,参与蛋白质降解调控,影响花粉与柱头的识别过程。“开花植物有好几种生殖障碍来防止自然情况下种间的意外杂交。”Chetelat说:“我们鉴定了其中一种情况,一个基因帮忙控制番茄的花粉是否被野生亲缘种的花识别或拒绝。”
研究发现Cullin 1在花粉中表达,拥有该基因变异的番茄栽培种允许自花授粉。这表明该基因的正常功能是阻止异种花粉的接受,从而维持物种界限。通过基因编辑技术敲除或修饰Cullin 1,可能打破生殖隔离,使栽培番茄能够接受野生番茄的花粉,从而引入抗病、耐逆等优良性状。
“理解和掌控这些生殖障碍能够使育种家从野生番茄中获得想要的性状。”Chatelet补充道。这一发现不仅对产值为15亿美元的加州番茄有好处,更有助于其他植物的育种,例如水稻、小麦等作物也可借鉴此机制进行远缘杂交。