全球首次！福建农林大学团队解开番茄闭花授粉秘密

无需昆虫和人工的辅助，番茄就能“自己为自己授粉”，不仅结实率高且抗逆性强。栽培番茄由原先的开花授粉转变为闭花授粉，这一转变背后的变化机制一直以来悬而未决。

记者11日从福建农林大学获悉，该校吴双教授团队全球首次解析了“番茄通过形成特殊表皮毛，改变花的结构，进而改变授粉方式”的分子机制。这项研究破解了作物高产和提高逆境适应力的秘密，相关研究成果近日在线发表于顶级国际期刊《科学》。

番茄自我授粉机制如何形成

地球上大约90%的现代植物都是开花植物。为了繁殖，植物的花朵中会产生花粉。花粉落到花的柱头上，植物便开始受精，产生果实和种子。

吴双告诉记者，授粉是现代农业杂交和育种最基本的技术。早在几千年前古埃及的墓里，就有图像显示，法老手持花序给另一朵花授粉，这就是人工授粉。此外，在自然界中，植物有各种各样的途径完成授粉，可以通过蜜蜂、蝴蝶等昆虫，也可以靠风来传播。可以授粉的，甚至还包括蝙蝠、鸟类等动物。

上述这些授粉方式都是异花授粉，还有一种是自花授粉。在自花授粉中，闭花授粉是最典型最严格的一种方式。“闭花授粉主要指花朵柱头在授粉期与外界隔绝，只能接受自身花粉授粉。通俗点说，就是自己为自己授粉。”吴双解释道。

番茄是全球消费最多的三大蔬菜之一。番茄在从原来的野生果逐渐被人类驯化成栽培番茄的过程中，由原来的开花授粉转变为闭花授粉，其结实率相比野生番茄显著提高。

番茄闭花授粉方式形成的机制是什么？这是科学界长期未解的难题。

“我们偶然发现，栽培番茄的表皮毛形成了类似拉链的结构，将相邻的花药紧紧锁住，形成密闭的花药桶结构，很神奇。”吴双说，研究发现，这个花药桶结构将雌蕊的柱头完全包裹在花药内，实现闭花授粉。

“闭花授粉的优势有很多。闭花授粉植物花朵的柱头在授粉期与外界严格隔绝，杜绝了外源花粉的接触和污染，可以保持遗传性状的稳定。”吴双介绍，在自然界中，闭花授粉也是植物应对极端逆境的重要方式。在农业生产中，闭花授粉除了能够保持优良品种稳定的农艺性状外，还因其高效率往往导致较高的结实率。

举一反三研究助力作物高产

“找到了番茄闭花授粉方式形成的机制，相当于找到作物高产的‘开关’。”吴双告诉记者，闭花授粉让作物本身的能量消耗小，有助植物“更坚强且高产”。

除番茄外，很多常见作物，如水稻、小麦、豆类、花生、土豆等都是自花授粉植物。但在其他茄科植物中，如辣椒、茄子，仅仅柱头缩短和解除自交不亲和，并不足以建立闭花受精。

这次破解番茄闭花授粉方式形成的机制，有利于未来改造植物授粉方式、增加结实率和提高植物的逆境适应力，也对未来转基因作物的安全控制提供了重要参考。

“今后，我们就能以本次研究结果为依据，通过改造作物本身的分子结构来改变作物的授粉方式。例如，让辣椒、茄子等作物从开花授粉转变为闭花授粉。”吴双表示，虽然解开了“谜团”，但接下来还有更多实验等着他们去做。（记者 梁凯鸿）