4月3日，中國中化旗下先正達集團北京創新中心科學家領銜，系統內多個單位參與的研究論文《向日葵單倍體孤雌生殖》，正式發布于《自然》（Nature）雜志。該論文首次闡述向日葵的單倍體卵細胞孤雌生殖現象，研究成果應用將使向日葵品種選育時間縮短50%。

向日葵是全球第四大油料作物，2024年全球種植面積達2400萬公頃、市場規模預計為405.9億美元，預計到2029年將達到470.8億美元。向日葵油品質優良，其中不飽和脂肪酸含量高達88%，被譽為“保健植物油”。

在傳統育種體系中，選育一顆向日葵優質良種，需要5至6年時間。中國中化科學家這一最新研究成果有望助力向日葵自交系選育縮短至3年，幾乎比傳統育種縮短一半時間。而且，新發現豐富了植物生殖發育理論，填補了卵細胞孤雌生殖發育研究中的空白，更為發育生物學后續研究開辟了全新的視角與方向，將有力推動發育生物學理論的新進展。

改寫植物生殖發育理論?

孤雌生殖也稱單性生殖，即卵細胞不經過受精也能發育成正常的單倍型新個體。傳統理論認為，被子植物（具有果實包裹種子等核心特征的植物類群）必須通過精卵結合（形成胚胎）和精細胞與中央細胞結合（形成胚乳）完成繁殖（即，結出種子）。該研究首次證實，在特定遺傳背景下，向日葵卵細胞可繞過受精直接啟動胚胎發育，且無須胚乳支持（實驗中未觀察到胚乳自主發育）——這一發現突破了學界對植物生殖的認知框架。

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《自然》評審人高度評價這項研究的科學價值：“這是單倍體技術領域近十年來最具原創性的發現，為解析植物生殖‘開關’機制提供了關鍵材料。”

2016年，研究團隊試圖用脂肪酸類化合物處理向日葵花粉和玉米花粉誘導向日葵遠緣雜交，卻在對照實驗中發現細胞質雄性不育系向日葵未經授粉竟結出種子。這個“異常信號”讓團隊激動不已，因為傳統雙受精理論無法解釋這一現象。

為驗證猜想，研究團隊展開了一場“自我否定”的科研馬拉松。他們嘗試用菠菜、水稻甚至滅活花粉處理花朵，實驗過程中套袋隔離了上千朵花，每天凌晨五點趕在開花前人工去雄，團隊成員曾花粉過敏到需要穿戴防護裝備“全副武裝”。最終，研究團隊通過嚴格隔絕授粉的實驗設計證實，部分向日葵品系具備“卵細胞自主發育成單倍體種子”的能力。

經過全球多地重復試驗和顯微胚胎學驗證，先正達科學家篩選出10個具有穩定孤雌生殖能力的向日葵自交系。數據顯示，這些品系在無授粉條件下可以誘導產生單倍體種子，且經染色體加倍后可育。經過長達9年的不懈努力，先正達集團科學家終于在這一關鍵方向上取得重要突破。

此前，《自然》僅發表過3篇單倍體技術相關論文，且集中于玉米、小麥等主糧作物。作為全球第四大油料作物，向日葵的首個孤雌生殖模型，其理論突破更具產業指向性。?

雙單倍體技術引領育種革命

傳統向日葵育種需5至6年時間，而該研究成果有望將向日葵自交系選育縮短至3年。傳統雜交育種需經多代自交純合，而孤雌生殖產生的雙單倍體（DH）植株可實現“一步純合”，直接固定優良性狀。

目前，先正達集團科研團隊已構建完整技術鏈條：從誘導單倍體種子、優化萌發技術到染色體加倍方案，初步實現DH植株規模化生產。

近年來，中國中化在育種技術上相繼取得重大突破，充分彰顯了助力農業高質量發展的決心與擔當。此前，先正達集團中國首席科學謝旗團隊與8家國內科研單位的學者們協同攻關，首次發現了一個重要的耐鹽堿調控基因AT1。通過對該基因的操縱，可以顯著提高多種作物的鹽堿耐受性。

大田實驗證明，該基因可有效提升高粱、水稻、小麥、玉米和谷子等作物在鹽堿地的產量，在改良鹽堿地綜合利用中具有重大應用前景。相關成果已于2023年3月24日發表在國際高水平學術期刊《科學》（Science）雜志上。

未來，中國中化將進一步推進育種技術攻關工作，持續推動科研成果產業化轉化，為我國種業發展添磚加瓦。