十字花科植被的远缘杂交种是饲料作物换代的根本经过，可引出野山亲缘种的抗逆、抵抗等良好遗传基因，但合子间的种间不亲和（SI）防线难治阻拦这种步骤。

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）蛋白激酶激酶确认调节管控活性酶类氧（ROS）含量，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遮盖组学分析，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的作用卫星信号碳原子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教导人员发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探析目的设备亲子鉴定远缘油菜蜜中与SRK根据的配体，校验其在十字花科中的保手性、功效机制化下列关于在繁育中的用途潜力股。

探析但是

01、重要数据大分子SIPS的技术鉴定

研究团队通过酵母双杂交与天然免疫悠长岁月中-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和血清同源物）族氏的肽类分子，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202五年Nature保留的“远缘花粉及花粉类食物移动信号未命名”收窄。

图1 一项与SRK互相用途的种间花粉及花粉类食物表现的签定

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的确认

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%，情况说明SIPS是远缘蜂花粉捕获ROS歧视环路的要素“开启电磁波”。

图2 SIPS在柱座中引发ISI的反应

03、SIPS的十字花科特女性朋友与SRK组合传统性

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，这些可是头次明确的SIPS是十字花科主要的远缘蜂花粉数据信息。

图3 SIPS不是种被SRK多被认可的泛宗族花粉量信号灯

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS配合SRK的固执区。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融入的单纯性为了确保了有所差异S单倍型的SI草木均可广谱判别远缘花粉的作用。

图4 SRK回文序列多态性不的影响与SIPS的充分效果

04、研究背景SIPS机制化的远缘杂交种思路

因为所述考核机制，探索团体在在之前提供的“治理和改善SRK/FER、移除ROS”对策核心上，新增加“4g信号-径路双预防”策划方案，进每一步加强远缘杂交育种学习效率：

花粉及花粉类食物侧调控：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。

柱座侧升级优化：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，同一时间按照“弱SI品系淘汰”拉低柱顶框架功击水准，使介入治疗效果更不错，为非转基因植物组生物育种提拱了更选用的技術路径名。

图5 树立高的十字花科草木手机远程繁育政策

篇文章个人总结

本实验时需评定出十字花科远缘油菜蜜数据信息SIPS，打造“远缘油菜蜜SIPS-SRK-FER-ROS”的齐全原子新体制，与以往推出的“自花油菜蜜SCR-SRK-FER-ROS”新体制相同成型“种内-种相隔离相同建模方法”，避免了继续的话“值物怎么同样保持种内异交与种间遗传病齐全性”的物种进化海洋植物学难以解决的问题。

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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对比文献综述

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