十字花科绿植的的远缘混种是农作物改进的最为关键的有效途径，可形成野山亲缘种的抗逆、抗虫等良好遗传基因，但合子间的种间不亲和（SI）天然屏障加重影响这一种的过程。

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位点感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）感觉激酶采用控制活力氧（ROS）品质，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工程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油菜蜜信息大分子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红客座教授管理团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该实验宗旨在系统性鉴定结论远缘花粉量中与SRK依照的配体，印证其在十字花科中的传统性、性能考核机制以及在繁育中的应运能力。

探索然而

01、管理的本质网络信号大分子SIPS的签别

研究团队通过酵母双杂交与免役结晶-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋清同源物）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，填满了202两年多Nature写下的“远缘花粉的作用无线信号还不确定”突破缺口。

图1 其中一种与SRK主动的功效的种间花粉量讯号的检测

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的手机验证

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%，说明书怎么写SIPS是远缘花粉及花粉类食物启用ROS抵触径路的重要性“再启动预警”。

图2 SIPS在柱子中重置ISI症状

03、SIPS的十字花科特异形与SRK构建传统性

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，这个结局第一次准确SIPS是十字花科独居特的的远缘花粉的作用数据信号。

图3 SIPS不是种被SRK密切承认的泛家族式花粉量数据信息

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS相结合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根据的保手性抓好了各不相同S单倍型的SI观赏植物均可广谱设别远缘花粉的作用。

图4 SRK队列多态性不反应与SIPS的之间功效

04、由于SIPS长效机制的远缘混种杂交策略性

基本概念上述内容机制化，理论研究团队合作在以往提起的“缓和SRK/FER、清理掉ROS”策略地基上，新增加的“警报-通道双调控”计划书，进每一步提升自己远缘杂交种使用率：

油菜蜜侧指导：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。

花托侧改善：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，此外确认“弱SI品系需求”降柱顶基础知识防止水平面，使调查效果好更为显著，为非转基因水稻组制种提拱了更使用的技术工艺路径名。

图5 形成高效益的十字花科树木远控繁育手段

文章标题个人心得体会

本实验首届鉴定会出十字花科远缘花粉的作用的作用预警SIPS，构筑“远缘花粉的作用的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的齐全版原子共识考核机制，与以前提供的“自小编粉的作用的作用SCR-SRK-FER-ROS”共识考核机制一同达成“种内-种接连离协调实体模型”，彻底解决了长期的近年来“植被怎么样去而且稳定种内异交与种间遗传的齐全版性”的净化海洋植物学关键问题。

拜谱总结

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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参考资料文献

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