十字花科观赏植物的远缘混种杂交是经济作物修复的根本渠道，可构建野生植物亲缘种的抗逆、抗病性等优秀企业基因组，但合子间的种间不亲和（SI）障壁加重的阻碍相应过程中。

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）感觉激酶完成监测渗透性氧（ROS）级别，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），该研究曾基于拜谱微生物提供的亚硝基化表达组学分析，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手机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，段巧红客座教授队伍发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该调查主要是系統司法鉴定远缘花粉量中与SRK搭配的配体，印证其在十字花科中的保手性、系统新机制举例在繁育中的利用发展潜力。

学习导致

01、关键表现原子SIPS的鉴定费

研究团队通过酵母双杂交与天然免疫沉淀出的-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白酶同源物）家族式的肽类分子，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，添补了202几年Nature留有的“远缘花粉量网络信号还不确定”拐点。

图1 的与SRK相护用的种间花粉的作用数据的认定

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的证实

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%，原因分析SIPS是远缘蜂花粉促发ROS孤立通道的关健“开机数据信号”。

图2 SIPS在柱座中启用ISI体现

03、SIPS的十字花科特男人与SRK配合盲瘘性

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，此种最后首届知道SIPS是十字花科特殊的远缘蜂花粉预警。

图3 SIPS就是种被SRK很广支持的泛大家族蜂花粉的信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS融入SRK的单纯区。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根据的传统性有效确保了其他S单倍型的SI沉水植物均可广谱识别系统远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK回文序列多态性不决定与SIPS的主动做用

04、因为SIPS措施的远缘混种杂交机制

特征提取下列机理，研究分析管理团队在以前要求的“遏制SRK/FER、祛除ROS”营销策略基础上上，变更“数字信号-环路双行为矫正”解决方案，进步优化远缘杂交种的效率：

花粉及花粉类食物侧调查：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。

花托侧优化方案：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，同時实现“弱SI品系淘汰”大幅度降低花托根本攻击防御总体水平，使调查的效果更明显，为非转什么是基因制种提供了了更实用性强的技巧路径名。

图5 构建高的十字花科绿植远程电脑制种方式

好文章总结

本科学研究本次技术鉴定出十字花科远缘花粉及花粉类食物量的信号SIPS，构筑“远缘花粉及花粉类食物量SIPS-SRK-FER-ROS”的全面大分子工作策略，与事先系统阐述的“自小花粉及花粉类食物量SCR-SRK-FER-ROS”工作策略规范出现“种内-种间隔时间离规范模式”，化解了持续的话“藤本植物该如何与此同时达到种内异交与种间隐性基因全面性”的升级生物技术学难事。

拜谱工作小结

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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参考选取文献综述

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