十字花科树木的远缘有性杂交是植物土壤改良的首要前提条件，可运用纯天然亲缘种的抗逆、抵抗等很好什么是基因，但合子间的种间不亲和（SI）深层严重的影响这时。

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）蛋白激酶激酶借助管控亲水性氧（ROS）平行，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学提供的亚硝基化体现组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘花粉及花粉类食物无线信号原子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教受团队协作发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该学习目的在于软件系统评定远缘花粉量中与SRK结合实际的配体，安全验证其在十字花科中的单纯性、的功能新机制非常在选育中的应运竟争力。

学习没想到

01、重要数据信息分子结构SIPS的鉴别

研究团队通过酵母双杂交与免疫系统沉淀物中-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和淀粉酶同源物）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，补平了202两年Nature写下的“远缘油菜蜜信息不存在”凹槽。

图1 一款与SRK彼此的作用的种间油菜蜜数据的评定

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%，解释SIPS是远缘油菜蜜启用ROS孤立径路的关健“开启卫星信号”。

图2 SIPS在柱子中捕获ISI作用

03、SIPS的十字花科炎症因子朋友与SRK配合单纯性

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，这一项但是时需清晰明确SIPS是十字花科特殊的远缘花粉及花粉类食物数据信号。

图3 SIPS都是种被SRK范围广认定的泛族氏蜂花粉表现

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS搭配SRK的保手区。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紧密结合的盲瘘性确定了有所差异S单倍型的SI值物均可广谱甄别远缘花粉的作用。

图4 SRK队列多态性不目的与SIPS的上下级目的

04、依据SIPS逻辑的远缘交配机制

源于上面共识机制，深入分析团对在事先做出的“缓和SRK/FER、清掉ROS”策咯地基上，合并“手机信号-通道双应对”工作方案，进的一步加快远缘杂交种有效率：

花粉量侧干涉：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。

柱座侧推广：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，同時经过“弱SI品系淘汰”降低花托框架暴击水平面，使行为矫正效用更可观，为非转什么是基因制种出具了更经济实用的技能文件目录。

图5 加入极有效率的十字花科绿色植物无线制种策略

篇文章个人总结

本研发首先鉴别出十字花科远缘花粉量量数据信号SIPS，引入“远缘花粉量量SIPS-SRK-FER-ROS”的全面原子系统，与以前推出的“自果果粉量量SCR-SRK-FER-ROS”系统共同体构成“种内-种时间离统一性模型工具”，消除了经常性一来“仿真植物是怎样而且确保种内异交与种间遗传性全面性”的觉醒生物工程学的问题。

拜谱总结ppt

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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参考资料论文

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