十字花科动植物的远缘混种是经济作物换代的关键性途经，可接入纯天然亲缘种的抗逆、抗病力等良好的基因遗传，但合子间的种间不亲和（SI）防线造成障碍某些的时候。

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）感觉激酶完成改善活性酶类氧（ROS）情况，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遮盖组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘油菜蜜信息分子结构始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红客座教授组织发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该实验指在设备监定远缘花粉量中与SRK依照的配体，确认其在十字花科中的传统性、模块系统简答在选育中的选用有潜力。

科研最终结果

01、主导移动信号大分子SIPS的鉴定会

研究团队通过酵母双杂交与免疫检测析出-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和球蛋白同源物）家簇的肽类分子，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202一年Nature留有的“远缘花粉的作用信号灯未指定”开口。

图1 其中一种与SRK能够 效果的种间花粉及花粉类食物电磁波的鉴别

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的手机验证

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%，反映SIPS是远缘油菜蜜触及ROS排挤径路的关健“通电电磁波”。

图2 SIPS在花托中勾起ISI化学反应

03、SIPS的十字花科特情人与SRK整合单纯性

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，相应数据首先确定SIPS是十字花科奇特的远缘油菜蜜卫星信号。

图3 SIPS有的是种被SRK丰富肯定的泛一家花粉量4g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结合起来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搭配的单纯性确定了与众不同S单倍型的SI绿色植物均可广谱设别远缘蜂花粉。

图4 SRK字段多态性不导致与SIPS的共同功效

04、系统设计SIPS工作机制的远缘杂交种方式

基本概念以上规则，科研精英团队在先前要求的“可以抑制SRK/FER、清空ROS”方式理论知识上，添加“信息-环路双指导”规划，进1步上升远缘杂交种学习效率：

蜂花粉侧调控：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。

花托侧提高：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，同一能够“弱SI品系选择”降柱子根本预防总体水平，使调查功能更明显，为非转基因水稻组繁育带来了更食用的技艺方向。

图5 设立科学规范的十字花科苔藓植物远战生物育种策咯

原创文章工作小结

本探讨头次技术鉴定出十字花科远缘蜂花粉量电磁波SIPS，创设“远缘蜂花粉量SIPS-SRK-FER-ROS”的完善分子结构机能，与事先要求的“自花蜂花粉量SCR-SRK-FER-ROS”机能共同利益转变成“种内-种区间离一统仿真模型”，改善了长时的话“草本植物该如何同一持续种内异交与种间显性基因完善性”的觉醒生物制品学难点。

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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可以参考期刊论文

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