柴利軍：十五載等待柑橘飄香

1、柴利軍：十五載等待柑橘飄香干思思 柑橘，是目前世界第一大類水果，也是我國(guó)種植面積最廣、產(chǎn)量最高 的果樹之一。自古以來(lái)，圍繞柑橘流傳的各類詩(shī)文篇章不絕于耳。如 今，市 面上所見(jiàn)的各式各樣的橘、橙、柚還有檸檬等都屬于柑橘一族。為何柑橘家族能發(fā)展得如此龐大？種類如此繁多？“關(guān)鍵還是它們特別能雜交。”華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授柴利軍介紹，通過(guò) 研究發(fā)現(xiàn)，柑橘家族其實(shí)都來(lái)自于3個(gè)基本種一一橘、柚、枸橡，其 他栽培種類都是它們相互雜交產(chǎn)生的后代。不過(guò)，這些

2、后代們?cè)谕庥^、 口感、性狀等方 面均表現(xiàn)出巨大的差異。比如瑁溪蜜柚一顆籽也沒(méi)有, 而沙田柚卻有很多； 大部分柑橘不授粉也能正常結(jié)果，有些柚子卻只 能人工授粉才能結(jié)果……背 后的原因到底是什么？為了探清柑橘進(jìn) 化機(jī)制背后的秘密，柴利軍一做就是 15年。誰(shuí)在控制柑橘“傳宗接代” 自然界中，絕大部分被子植物都是兩性花，即一 朵花上既有雌蕊又有 雄蕊，并且發(fā)育都正常。理論上，這樣的植物可以實(shí)現(xiàn) 自交授粉產(chǎn)生 后代，比如柑橘家族中寬皮柑橘就可以實(shí)

3、現(xiàn)，但實(shí)際上這樣的 植物屬 于極少數(shù)。大部分兩性花植物自交授粉后，花粉管在柱頭或花柱中上 部就會(huì)被抑制生長(zhǎng)，無(wú)法正常產(chǎn)生后代，這種現(xiàn)象被稱為“自交不親 和“。“從植物進(jìn)化角度來(lái)看，這種現(xiàn)象是有道理的，就跟人類禁止近親繁 殖一樣，如果一個(gè)物種可以自交授粉，無(wú)疑加大了后代各類隱性遺傳 病的概率，隨著環(huán)境變化逐步失去競(jìng)爭(zhēng)力，最終被淘汰?！辈窭娊?紹，“植物也是很聰明的，為了保護(hù)后代在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中不被淘汰 就形成了這種機(jī)制，抑制自交授粉。

4、”柑橘中柚類多數(shù)表現(xiàn)為自交不親和，以沙田柚為例，就具有典型的自 交不親和特性，自交坐果率僅0.3%,這就導(dǎo)致果農(nóng)在生產(chǎn)中需要配 置酸柚做授粉樹或者每年春季都要爬到樹上給柚子人工授粉,費(fèi)時(shí)費(fèi) 力，還十分危險(xiǎn)?！八晕覀兿敫闱宄@個(gè)機(jī)制到底是什么東西在控 制，為什么不能用自己的花粉授粉。”前期，科學(xué)家們其實(shí)已經(jīng)突破了十字花科、茄科、薔薇科、車前科及 罌粟科等物種自交不親和機(jī)制的奧妙,但在蕓香科柑橘屬植物領(lǐng)域仍 是一片空白，究其原因還是柑橘漫

5、長(zhǎng)的生長(zhǎng)周期導(dǎo)致。的自交不親和性狀之后，另一個(gè)特殊的現(xiàn)象也進(jìn)入了 他們的研究視野。與大部分柚類具有自交不親和性狀不同，寬皮柑橘 及其雜交種普遍存在自交親和的特性，這又是為何？“其實(shí)就是基因突變導(dǎo)致的。”在檢測(cè)自交親和寬皮柑橘材料時(shí)，柴 利軍團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了其S-RNase基因ORF第442位有一個(gè)腺喋吟（A）缺 失，從而導(dǎo)致移碼突變和提前終止，形成了無(wú)功能的Sm-RNase蛋白。 最后，通過(guò)擴(kuò)大樣本檢測(cè)量，他們明確了凡是含有突變的Sm-RN

6、ase 都具有自交親和性狀。找到了控制柑橘生殖方式的密碼之后，柴利軍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出 了基于Sm-RNase的分子標(biāo)記,建立了 一個(gè)柑橘屬Sm-RNase基因型信 息庫(kù)，為早期開(kāi)展分子標(biāo)記輔助選擇自交親和的柑橘資源提供了方法。 并且，在豐富的柑橘種質(zhì)資源優(yōu)勢(shì)之上，他們還進(jìn)一步利用原始、野 生及栽培柑橘資源，構(gòu)建出柑橘由自交不親和性向自交親和性轉(zhuǎn)變的 演化模式圖，推測(cè)出突變的Sm-RNase基因早期發(fā)生在寬皮柑橘中， 伴隨著柑橘種間相

7、互雜交，進(jìn)而滲入到其他柑橘品種中，并利用寬皮 柑橘獨(dú)特的無(wú)融合生殖特性逐漸將Sm-RNase基因在這些柑橘雜交種 中固定，最終形成現(xiàn)有栽培柑橘多數(shù)表現(xiàn)為自交親和特性的局面?！罢莆樟诉@把生殖基因密鑰，相當(dāng)于擁有‘上帝之眼。柑橘正常結(jié)果 要8年時(shí)間，但我們?cè)诿缙诰湍荑b定出是否屬于自交親和，它能跟哪 些親本配種?！辈窭娊榻B，這對(duì)柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言意義重大。甘坐科研“冷板凳”2022年2月13日，柴利軍團(tuán)隊(duì)這項(xiàng)歷時(shí)15年的研究成果在國(guó)際權(quán)