十字花科常绿植物的远缘改进品种是农物改进的关键因素途经，可建立也是亲缘种的抗逆、抗病力等质量良好DNA，但合子间的种间不亲和（SI）第一道防线比较严重障碍该方式。

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）蛋白激酶激酶顺利通过调节活力氧（ROS）平行，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蜂花粉手机信号氧分子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红专家团队图片发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该研发有赖于设计鉴定费远缘花粉量中与SRK切合的配体，印证其在十字花科中的盲瘘性、能力系统简述在生物育种中的操作实力。

论述效果

01、基本4g信号大分子SIPS的鉴别

研究团队通过酵母双杂交与免疫系统奠定-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）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，修补了202几年Nature留在的“远缘花粉的作用数据信息末知”收窄。

图1 一种生活与SRK彼此之间反应的种间油菜蜜讯号的认定

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的认证

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%，详细说明SIPS是远缘花粉的作用促发ROS排异反应环路的重要“重启的信号”。

图2 SIPS在柱座中启用ISI不起作用

03、SIPS的十字花科特喜欢的人与SRK相结合传统性

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，一项结局首个清晰明确SIPS是十字花科象征性的远缘蜂花粉数据。

图3 SIPS是一种种被SRK广泛应用认可度的泛家族性的花粉的作用无线信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS运用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依照的单纯性确认了与众不同S单倍型的SI草本植物均可广谱辨认远缘油菜蜜。

图4 SRK队列多态性不引响与SIPS的相互之间做用

04、源于SIPS缘由的远缘有性杂交策咯

因为所述机能，研究预案团队协作在前提出者的“克制SRK/FER、除掉ROS”手段理论知识上，增加“无线信号-环路双纠正”预案，进一个步骤提拔远缘交配能力：

花粉量侧矫治：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。

花托侧SEO优化：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，时经由“弱SI品系淘汰”减小柱顶基本功击水准，使矫治功效更差异性，为非转基因水稻组繁育具备了更方便使用的高技术文件目录。

图5 打造极有效率的十字花科蕨类植物远程登陆繁育策咯

好的文章个人心得体会

本学习时需认定出十字花科远缘油菜蜜及油菜蜜类食物预警SIPS，创造出一个“远缘油菜蜜及油菜蜜类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的系统性氧分子规则，与刚刚系统阐述的“自花油菜蜜及油菜蜜类食物SCR-SRK-FER-ROS”规则相互演变成“种内-种间格离大一统模板”，解決了持久今年以来“藤本植物该如何并且稳定种内异交与种间显性基因系统性性”的升级怪物学难处。

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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参照医学文献

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