十字花科绿色植物的远缘有性杂交是粮食作物换代的重中之重方法，可注入野生植物亲缘种的抗逆、抗病性等良好率什么是基因，但合子间的种间不亲和（SI）防线可怕拘束这个步骤。

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位点感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）感觉激酶根据调节活性酶氧（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），该研究曾基于拜谱微生物提供的亚硝基化掩盖组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘蜂花粉表现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，段巧红老师人员发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该设计目的系统化鉴别远缘花粉量中与SRK组合的配体，效验其在十字花科中的传统性、工作共识机制下列不属于在选育中的应运竟争力。

设计最终结果

01、本质信号灯原子核SIPS的检验

研究团队通过酵母双杂交与免役结晶-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）氏族的肽类分子，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，填满了202五年Nature带来的“远缘蜂花粉卫星信号末知”凹槽。

图1 另一种与SRK互相的作用的种间花粉量无线信号的鉴别

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的验证通过

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%，表明SIPS是远缘油菜蜜触及ROS排挤径路的重点“开机表现”。

图2 SIPS在花托中开启ISI发生反应

03、SIPS的十字花科特喜欢的人与SRK结合在一起单纯性

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，相应报告单第三次了解SIPS是十字花科特殊的远缘花粉的作用网络信号。

图3 SIPS是一个种被SRK很广被认可的泛大家族花粉及花粉类食物卫星信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS搭配SRK的传统区。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融入的传统性确保安全了有差异 S单倍型的SI藤本植物均可广谱判断远缘花粉量。

图4 SRK编码序列多态性不决定与SIPS的彼此使用

04、研究背景SIPS机能的远缘交配策略性

依托于上述内容系统，研究探讨组织在很久提出了的“控制SRK/FER、除掉ROS”对策知识基础上，新增加“走势-通道双调查”情况报告，进每一步提高了远缘混种转化率：

花粉量侧行为矫正：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，的同时用“弱SI品系淘汰”变低柱子依据暴击技术水平水平，使应对使用效果更强势，为非转遗传基因制种提供数据了更食用的技术水平渠道。

图5 构建高效化的十字花科仿真植物远程控制生物育种策略

论文工作小结

本探析首个鉴定费出十字花科远缘花粉的作用的作用数据信号SIPS，实现“远缘花粉的作用的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的系统分子结构工作原则，与先前提供的“自果果粉的作用的作用SCR-SRK-FER-ROS”工作原则相同产生“种内-种距离离中国统一建模 ”，防止了持久到现在“沉水植物是怎样此外长期保持种内异交与种间基因遗传系统性”的进化升级生理学学困局。

拜谱个人心得体会

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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参看论文论文参考文献

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