十字花科绿植的的远缘杂交种是粮食作物升级的重中之重路径，可导入天然的亲缘种的抗逆、抗病性等优质产品遗传基因，但合子间的种间不亲和（SI）防御系统难治影响某种具体步骤。

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位点肾上腺素肾上腺素受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）肾上腺素肾上腺素受体激酶按照调整吸附性氧（ROS）技术，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油菜蜜表现团伙始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教导团队图片发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该研究方案目的在于装置判定远缘花粉的作用中与SRK结合起来的配体，手机验证其在十字花科中的盲瘘性、模块体制非常在制种中的应用优势。

调查结局

01、本质无线信号碳原子SIPS的司法鉴定

研究团队通过酵母双杂交与免疫细胞沉垫-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）宗族的肽类分子，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，掩盖了202两年Nature刻下的“远缘花粉及花粉类食物信息末知”缺陷。

图1 属于与SRK相互间功效的种间花粉的作用信息的监定

02、SIPS-SRK-FER-ROS信号通路的手机验证

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%，详细说明SIPS是远缘蜂花粉释放ROS歧视环路的主要“启动的数字信号”。

图2 SIPS在柱座中闪避ISI现象

03、SIPS的十字花科特女性朋友与SRK根据盲瘘性

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，某种最后内容中第一次要明确SIPS是十字花科独具特色的远缘花粉量预警。

图3 SIPS是一种种被SRK大范围认定的泛网络家族花粉量信号灯

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS综合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组合的传统性切实保障了各个S单倍型的SI蕨类植物均可广谱判别远缘花粉量。

图4 SRK编码序列多态性不反应与SIPS的相护帮助

04、应用于SIPS机理的远缘杂交育种策略性

依托于作出逻辑，论述管理团队在事先给出的“压制SRK/FER、清掉ROS”策略根本上，新加“电磁波-径路双介入”方案设计，进两步增强远缘改良品种质量：

花粉的作用侧干涉：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。

柱顶侧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，另外使用“弱SI品系挑选”削减柱子知识基础防御性平均水平，使诊治治疗效果更更为明显，为非转基因食品遗传繁育作为了更实用性强的技术设备方向。

图5 保持高的十字花科蕨类植物远程访问繁育方案

经典文章个人心得体会

本学习第一次检验出十字花科远缘蜂油菜蜜信息SIPS，创设“远缘蜂油菜蜜SIPS-SRK-FER-ROS”的详细完整篇原子体制，与以往做出的“自花蜂油菜蜜SCR-SRK-FER-ROS”体制之间造成“种内-种隔断离中国统一仿真模型”，避免了长期的建国以来“花草是如何还保证种内异交与种间遗传性详细完整篇性”的超级进化生物体学难以解决的问题。

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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参阅文献资料

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