十字花科仿真植物的远缘杂交种是大田作物处理的重中之重有效途径，可加入野山亲缘种的抗逆、身体等优质表观遗传，但合子间的种间不亲和（SI）深层可怕阻挡这一种操作过程。

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位点多巴胺感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺感觉激酶能够 宏观调控生物氧（ROS）技术水平，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），该研究曾基于拜谱生物体提供的亚硝基化突显组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘花粉及花粉类食物讯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，段巧红教援公司发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探究契机系统的司法鉴定远缘花粉量中与SRK搭配的配体，证实其在十字花科中的传统性、功能键系统还有在选育中的选用竞争力。

探讨然而

01、重点4g信号原子核SIPS的鉴别

研究团队通过酵母双杂交与免疫力沉淀出的-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）家庭的肽类分子，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，增强了202四年Nature留着的“远缘油菜蜜数据信号未指定”矛盾。

图1 一种生活与SRK相护做用的种间花粉及花粉类食物移动信号的亲子鉴定

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的查证

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%，代表SIPS是远缘油菜蜜解锁ROS反感径路的根本“加载信息”。

图2 SIPS在柱座中引起ISI表现

03、SIPS的十字花科非特异朋友与SRK搭配保手性

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，此但是首个明显SIPS是十字花科象征性的远缘花粉及花粉类食物移动信号。

图3 SIPS也是种被SRK广泛性喜爱的泛家族式花粉量表现

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS结合在一起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运用的传统性抓实了不同的S单倍型的SI动植物均可广谱判别远缘花粉的作用。

图4 SRK编码序列多态性不不良影响与SIPS的能够 用

04、鉴于SIPS管理机制的远缘杂交种手段

鉴于所述措施，探索管理团队在已经提交的“抑制作用SRK/FER、除去ROS”策略基本知识上，添加“移动信号-径路双指导”解决方案，进两步发展远缘混种效应：

花粉的作用侧调查：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。

柱顶侧调整：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，而且能够“弱SI品系选择”下降柱子知识基础防卫情况，使行为矫正功能更相关系数，为非转什么是基因繁育带来了了更选用的新技术文件目录。

图5 开发科学规范的十字花科树木远程登陆制种思路

散文工作小结

本的研究首轮鉴别出十字花科远缘蜂花粉的作用数据信号SIPS，创建“远缘蜂花粉的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的详尽分子式系统，与过后说出的“自花蜂花粉的作用SCR-SRK-FER-ROS”系统按份共有建成“种内-种连续离中央集权建模”，化解了长年起来“值物如果此外维系种内异交与种间基因遗传规律详尽性”的升级生物制品学瓶颈问题。

拜谱个人总结

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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规范专著

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