十字花科常绿植物的远缘杂交种是植物土壤改良的重中之重路经，可导入野外亲缘种的抗逆、身体等良好染色体，但合子间的种间不亲和（SI）防御系统加重障碍这样时候。

段巧红教授团队先前在Nature发表的研究已揭示，自交不亲和（SI）植物柱头中的S位点蛋白激酶激酶（SRK）与FERONIA（FER）蛋白激酶激酶经过调节作用生物氧（ROS）总体水平，共同介导对自花花粉（种内隔离）和远缘花粉（种间隔离）的排斥，明确了“SRK-FER-ROS”是生殖隔离的核心通路（兔年首篇！Nature顶刊致谢文章出炉！山东农业大学段巧红和黄家保教授研究团队揭示植物远缘杂交新机制），该研究曾基于拜谱怪物提供的亚硝基化呈现组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘蜂花粉数字信号氧分子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红先生管理团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该论述旨在通过机系统签别远缘蜂花粉中与SRK运用的配体，印证其在十字花科中的传统性、职能机理及在生物育种中的用途发展空间。

研究方案结论

01、主导信息分子式SIPS的签定

研究团队通过酵母双杂交与免疫抗体析出-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白质同源物）家族网的肽类分子，命名为SIPS（SRK-interacting Interspecific Pollen Signal），包括AtSIPS1、AtSIPS2和AtSIPS3三个成员，其中仅AtSIPS1和AtSIPS2具备功能。AtSIPS1/2为分泌型花粉coat蛋白，在成熟花粉中高表达；微量热泳动（MST）实验证实，AtSIPS1/2与白菜柱头的BrSRK46胞外域结合亲和力极高（Kd值），其结合强度与SI配体-受体BrSCR46-BrSRK46的相互作用相当。然而，AtSIPS3并未与BrSRK46发生相互作用。这一结果首次证明远缘花粉存在可与SRK高特异性结合的配体，补充了202四年Nature留给的“远缘花粉的作用电磁波未找到”人才缺口。

图1 一种生活与SRK主动使用的种间油菜蜜无线信号的评定

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的校验

AtSIPS1/2结合BrSRK后，会招募FER受体激酶，激活下游的BrRBOHs（呼吸爆发氧化酶），导致柱头ROS水平显著升高，且实验显示，SRK跨膜区缺失突变体（BrSRKΔTM）或FER敲除突变体（brfer1-1/2）柱头中，SIPS无法诱导ROS升高，进一步证实SIPS信号依赖SRK-FER通路；高浓度ROS会显著降低远缘花粉的活力——拟南芥atsips1/2双突变体花粉无法诱导白菜柱头ROS升高，20分钟后花粉活力保留率达70-80%，而野生型（WT）花粉活力仅10-20%，解释SIPS是远缘花粉量激发ROS孤立通道的首要“启动时的信号”。

图2 SIPS在柱子中闪避ISI想法

03、SIPS的十字花科活性朋友与SRK通过单纯性

通过共线性分析与全基因组比对，研究发现仅31种十字花科植物（如诸葛菜、菘蓝、琴叶拟南芥）含有SIPS同源物，非十字花科植物（如番茄、矮牵牛、草莓）均无SIPS，其花粉也无法诱导SI植物柱头ROS升高；而在番茄中异源表达AtSIPS1/2后，番茄花粉可成功诱导白菜柱头ROS并降低自身活力，此种结局第一时间确立SIPS是十字花科独居特的的远缘花粉的作用预警。

图3 SIPS是一种种被SRK广泛应用同意的泛家簇花粉的作用4g信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS切合SRK的盲瘘区。实验显示，不同S单倍型的BrSRK（如BrSRK₁₂、BrSRK₄₄、BrSRK46）与AtSIPS1/2的结合能力相近，且删除SRK高变区的突变体（BrSRK46Δhv1-2-3）仍能与SIPS结合，仅失去与SCR的结合能力。SIPS组合的传统性确保了有所差异S单倍型的SI草木均可广谱识别系统远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK字段多态性不关系与SIPS的彼此之间角色

04、依托于SIPS原则的远缘混种战略

源于上述所说机制化，探析团队协作在已经明确提出的“阻止SRK/FER、消除ROS”方案格式基本知识上，变更“电磁波-通道双调查”方案格式，继续骤不断提升远缘交配热效率：

油菜蜜侧纠正：敲除拟南芥SIPS基因后，突变体花粉可穿透近缘种Capsella grandiflora的成熟柱头并形成杂交胚。尽管花粉侧SIPS敲除在实验中有效，但其依赖转基因技术，目前在实际育种中应用受限。

柱子侧SEO优化：选择弱SI品系（如白菜24D4，S₄₄），结合反义寡核苷酸（AS-ODN）抑制SRK表达或水杨酸（Na-SA）清除ROS后，接受远缘种欧洲山芥（Barbarea vulgaris，高抗虫）花粉的效率显著提升。延续了“通路干预”的核心思路，时使用“弱SI品系淘汰”降柱子条件预防级别，使矫治治疗效果更同质性，为非转染色体繁育带来了更实用性强的水平路劲。

图5 树立高效、性价比最高的十字花科树木远控生物育种措施

原创文章总结ppt

本的研究首届判定出十字花科远缘花粉的作用量数据信息SIPS，倡导“远缘花粉的作用量SIPS-SRK-FER-ROS”的完正团伙缘由，与前几天提到的“自小花花粉的作用量SCR-SRK-FER-ROS”缘由共同的成型“种内-种间断离统一标准实体模型”，解决方法了长远十八大以来“植被咋样一同达到种内异交与种间隔代遗传完正性”的物种进化物理学学困惑。

拜谱个人心得体会

段巧红教授团队在十字花科植物生殖隔离领域的研究具有清晰的递进性——2023年Nature率先揭示“SRK-FER-ROS”作为种内/种间生殖隔离核心通路的框架，Science则聚焦该通路中“远缘花粉信号分子”这一关键缺口，完成从“通路解析”到“信号鉴定”的突破，最终形成完整的分子机制链条，为远缘杂交育种提供从理论到技术的全链条支撑。

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Y. Cao et al., Science.Pan-family pollen signals control an interspecific stigmabarrier across Brassicaceae species.10.1126/science.ady2347 (2025).