十字花科绿植的远缘杂交种是果树处理的最为关键的路线，可转化也是亲缘种的抗逆、抗虫等发芽势基因组，但合子间的种间不亲和（SI）第一道防线难治妨碍一项全过程。

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位点肾上腺素肾上腺素受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）肾上腺素肾上腺素受体激酶可以通过房产调控吸附性氧（ROS）横向，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体现组学分析，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信息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，段巧红讲解人员发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该调查致力于模式鉴定结论远缘花粉量中与SRK运用的配体，校验其在十字花科中的盲瘘性、功能模块缘由简述在生物育种中的适用优势。

分析数据

01、管理处走势大分子SIPS的认定

研究团队通过酵母双杂交与免役积累-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）家族网的肽类分子，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，填平了2023-5年Nature留在的“远缘蜂花粉卫星信号内部错误”凹槽。

图1 一项与SRK互相功用的种间花粉及花粉类食物手机信号的亲子鉴定

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的查验

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%，代表SIPS是远缘油菜蜜驱散ROS排异反应径路的关健“启动服务器预警”。

图2 SIPS在柱顶中勾起ISI生理反应

03、SIPS的十字花科特女性朋友与SRK融合固执性

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，上述后果首届很明确SIPS是十字花科独特的远缘花粉的作用数据。

图3 SIPS就是种被SRK普遍被认可的泛大家族油菜蜜走势

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS根据SRK的单纯区。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组合的盲瘘性保证了各种不同S单倍型的SI藤本植物均可广谱辨别的远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK字段多态性不决定与SIPS的相护目的

04、因为SIPS机理的远缘混种方法

由于这些长效机制，探析团体在事先提出来的“控制SRK/FER、去掉ROS”手段基础理论上，新增的“预警-信号通路双调查”方案设计，进几步升级远缘杂交育种有效率：

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。

柱顶侧优化调整：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，同一确认“弱SI品系挑选”大大减少柱座核心防守横向，使调查效率更特殊，为非转什么是基因繁育带来了更实惠的技术设备渠道。

图5 确立有效的十字花科草本花卉无线生物育种管理策略

句子个人总结

本理论研究再次司法鉴定出十字花科远缘蜂花粉量数据SIPS，实现“远缘蜂花粉量SIPS-SRK-FER-ROS”的完全团伙原则，与很久提供的“自花蜂花粉量SCR-SRK-FER-ROS”原则相互建成“种内-种连续离全部统一对模型”，搞定了长时至今“草木怎么与此同时能维持种内异交与种间遗传基因完全性”的净化怪物学问题。

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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参看期刊论文

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