十字花科草木的远缘有性杂交是大田作物换代的关键性路经，可运用野生穿山甲亲缘种的抗逆、抵抗疾病等质量良好染色体，但合子间的种间不亲和（SI）第一道防线特别严重影响这一个阶段。

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位点肾上腺素多巴胺受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）肾上腺素多巴胺受体激酶借助管控渗透性氧（ROS）总体水平，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技术提供的亚硝基化修饰语组学分析，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量数据信号分子式始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教学创业团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探析宗旨在软件系统评定远缘花粉量中与SRK配合的配体，认证其在十字花科中的盲瘘性、功能表制度化还有在制种中的用途潜力股。

探索毕竟

01、中心卫星信号碳原子SIPS的鉴定结论

研究团队通过酵母双杂交与免役沉淀物-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋清同源物）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，弥补了2026年Nature留下了的“远缘花粉及花粉类食物走势不确定”缺陷。

图1 这种与SRK上下级影响的种间花粉及花粉类食物讯号的监定

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的验正

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%，证明SIPS是远缘蜂花粉解锁ROS歧视径路的的关键“进行卫星信号”。

图2 SIPS在柱顶中激发ISI症状

03、SIPS的十字花科特异形与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，这样后果初次明晰SIPS是十字花科个性化的远缘花粉的作用4g信号。

图3 SIPS是一个种被SRK范围广认可的的泛网络家族花粉及花粉类食物数字信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS综合SRK的固执区。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配合的传统性保持了各种不同S单倍型的SI树木均可广谱区分远缘油菜蜜。

图4 SRK队列多态性不影向与SIPS的双方影响

04、体系结构SIPS体制的远缘混种杂交策咯

为综上所述机能，科研创业团队在前强调的“减缓SRK/FER、清理ROS”政策条件上，添加“表现-径路双调查”设计，进十步优化远缘混种效果：

蜂花粉侧介入：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。

柱子侧优化调整：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，互相确认“弱SI品系挑选”降低柱座地基攻击防御的水平，使介入功能更有明显，为非转基因水稻遗传制种展示了更选用的技艺路劲。

图5 开发更高效的十字花科常绿植物手机远程繁育原则

新闻稿件工作小结

本探究头次检测出十字花科远缘蜂花粉及花粉类食物数据SIPS，创造出一个“远缘蜂花粉及花粉类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的详细原子长效规则，与已经入宪的“自花蜂花粉及花粉类食物SCR-SRK-FER-ROS”长效规则共同的组成“种内-种间距离一统模式化”，处理了长时间后“花草怎样并且提升种内异交与种间遗传病详细性”的创新怪物学困局。

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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可以参考论文论文参考文献

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