十字花科植物的远缘杂交育种是植物改进的核心前提条件，可转化野生穿山甲亲缘种的抗逆、身体等优秀企业DNA，但合子间的种间不亲和（SI）深层厉害阻拦某种的过程 。

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位点蛋白激酶激酶（SRK）与FERONIA（FER）蛋白激酶激酶用管控活性氧氧（ROS）质量，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制品提供的亚硝基化突显组学分析，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移动信号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，段巧红专家教授团队协作发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探究宗旨在体统技术鉴定远缘蜂花粉中与SRK结合起来的配体，确认其在十字花科中的盲瘘性、模块考核机制下列关于在制种中的应用实力。

理论研究导致

01、核心区数据氧分子SIPS的鉴定费

研究团队通过酵母双杂交与天然免疫水解-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，补平了2024年Nature留下来的“远缘花粉的作用信息不明”拐点。

图1 1种与SRK充分做用的种间蜂花粉4g信号的认定

02、SIPS-SRK-FER-ROS信号通路的证实

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%，这说明SIPS是远缘花粉及花粉类食物释放ROS抵触环路的关键点“打火电磁波”。

图2 SIPS在柱子中触及ISI发生反应

03、SIPS的十字花科特情人与SRK结合在一起传统性

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，此最终结果首轮明晰SIPS是十字花科具有的远缘花粉的作用数据信息。

图3 SIPS有的是种被SRK大范围教育部认证的泛家簇油菜蜜数据信息

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结合起来的传统性事关了不一样的S单倍型的SI动植物均可广谱自动识别远缘蜂花粉。

图4 SRK回文序列多态性不应响与SIPS的互为的作用

04、由于SIPS共识机制的远缘混种杂交机制

鉴于这些体系，科学研究开发团队在之后确立的“抑制作用SRK/FER、移除ROS”措施知识基础上，添加“无线信号-通道双诊治”方案格式，进三步改善远缘混种成功率：

花粉及花粉类食物侧矫治：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。

柱子侧SEO：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，同样能够 “弱SI品系筛分”大大减少柱子基本条件防护情况，使诊治成效更有明显，为非转什么是基因制种供给了更选用的方法绝对路径。

图5 制定快速的十字花科绿植的无线生物育种策咯

新闻稿件总结

本研究分析再次评定出十字花科远缘蜂花粉及花粉类食物预警SIPS，引入“远缘蜂花粉及花粉类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的完好原子机理，与先前入宪的“自花蜂花粉及花粉类食物SCR-SRK-FER-ROS”机理相互之间形成了“种内-种相隔离一致的建模方法”，避免了常期一来“植被要怎样并且持续种内异交与种间基因遗传规律完好性”的觉醒怪物学瓶颈。

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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决定性文献综述

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