十字花科草本植物的远缘有性杂交是园艺作物改善的主要有效途径，可形成天然的亲缘种的抗逆、抗虫等良好的表观遗传，但合子间的种间不亲和（SI）防线严重性阻拦这些步骤。

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位点蛋白激酶激酶（SRK）与FERONIA（FER）蛋白激酶激酶采用调节管控吸附性氧（ROS）品质，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），该研究曾基于拜谱怪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花粉的作用网络信号团伙始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红博士生导师的团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探析主要是系统鉴定结论远缘花粉及花粉类食物中与SRK整合的配体，确认其在十字花科中的保手性、功能键缘由基本在制种中的适用提升空间。

研发結果

01、重要无线信号大分子SIPS的技术鉴定

研究团队通过酵母双杂交与天然免疫发展-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）宗族的肽类分子，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“远缘油菜蜜手机信号不同”收窄。

图1 一项与SRK能够 角色的种间蜂花粉4g信号的鉴定费

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的手机验证

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%，解释SIPS是远缘蜂花粉激发ROS排挤径路的核心“通电预警”。

图2 SIPS在柱座中激发ISI反馈

03、SIPS的十字花科特女性朋友与SRK通过固执性

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，这些报告第一次清晰SIPS是十字花科应有的远缘花粉的作用走势。

图3 SIPS是一个种被SRK普遍认同的泛宗族花粉量预警

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS联系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综合的传统性抓好了各个S单倍型的SI动植物均可广谱辨别远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK队列多态性不影向与SIPS的彼此做用

04、针对SIPS机理的远缘杂交育种思路

根据出现措施，深入分析微商团队在此前谈到的“克制SRK/FER、消除ROS”方式根本上，合并“4g信号-环路双调查”计划书，更深层次的骤上升远缘改良品种热效率：

花粉及花粉类食物侧纠正：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，同样可以通过“弱SI品系需求”变低柱子知识基础防御力的水平，使行为矫正结果更同质性，为非转人类基因选育带来了更入门的技術路劲。

图5 建设优质的十字花科动植物即远程生物育种措施

句子总结ppt

本科研第一时间鉴别出十字花科远缘蜂花粉及蜂花粉类食物数据信号SIPS，勾勒“远缘蜂花粉及蜂花粉类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的详尽分子式体系，与已经提交的“自花蜂花粉及蜂花粉类食物SCR-SRK-FER-ROS”体系共同的转变成“种内-种时间离统一性模板”，处理好了继续之后“仿真植物要怎样与此同时维系种内异交与种间遗传性详尽性”的进化史海洋植物学技术难题。

拜谱个人总结

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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选取文献资料

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