十字花科树木的远缘交配是饲料作物改进的关健方式，可引出野山亲缘种的抗逆、身体等高品质人类基因，但合子间的种间不亲和（SI）天然屏障为严重拘束这一种步骤。

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）蛋白激酶激酶用调节作用灵活性氧（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），该研究曾基于拜谱动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花粉的作用数字信号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，段巧红教援专业团体发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该分析致力于机系统评定远缘油菜蜜中与SRK搭配的配体，查验其在十字花科中的保手性、模块管理机制非常在选育中的应运潜力股。

实验最终结果

01、价值体系警报分子式SIPS的签定

研究团队通过酵母双杂交与免疫抗体凝固-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）大家族的肽类分子，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，修补了202四年Nature产生的“远缘花粉及花粉类食物数据信息异常”缺陷。

图1 属于与SRK充分效果的种间花粉量网络信号的签别

02、SIPS-SRK-FER-ROS信号通路的安全验证

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%，代表SIPS是远缘花粉及花粉类食物激发ROS排挤径路的最为关键的“启动的数据信号”。

图2 SIPS在柱子中释放ISI发生反应

03、SIPS的十字花科特情人与SRK组合单纯性

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，这一项毕竟首届指明SIPS是十字花科特别的远缘花粉的作用数据信号。

图3 SIPS不是种被SRK多方面认可的的泛家簇花粉的作用信号灯

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS组合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紧密联系的固执性确保了不一样的S单倍型的SI草本植物均可广谱辨别远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK编码序列多态性不决定与SIPS的互为的功效

04、来源于SIPS工作机制的远缘交配方法

体系结构出现管理机制，探析人员在之后明确提出的“治理和改善SRK/FER、清理ROS”方法基础性上，新加“走势-信号通路双行为矫正”方式，进的一步升降远缘有性杂交热效率：

花粉量侧诊治：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。

柱子侧优化提升：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，同一时间完成“弱SI品系淘汰”削减柱座理论知识预防技艺，使干涉视觉效果更取得，为非转染色体生物育种展示 了更实用型的技艺方法。

图5 建立联系快速的十字花科植被远程访问制种方式

稿件总结

本分析第一次 签别出十字花科远缘花粉量及花粉量类食物表现SIPS，构造 “远缘花粉量及花粉量类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的齐全分子结构工作缘由，与时候做出的“自小花花粉量及花粉量类食物SCR-SRK-FER-ROS”工作缘由主体导致“种内-种距离离一统模式化”，完成了暂时来党“苔藓植物是怎样此外保证种内异交与种间隐性基因齐全性”的提升海洋生理学数学难题。

拜谱工作小结

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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参考选取文章

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