十字花科绿植的远缘混种杂交是农物升级的至关重要渠道，可接入原生态亲缘种的抗逆、抵抗等好表观遗传，但合子间的种间不亲和（SI）防御系统重要拘束这一个流程。

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位点蛋白激酶激酶（SRK）与FERONIA（FER）蛋白激酶激酶能够调节吸附性氧（ROS）质量，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态学提供的亚硝基化突显组学分析，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数字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，段巧红老师人员发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该钻研有何意义平台签定远缘花粉的作用中与SRK融合的配体，验正其在十字花科中的单纯性、能力制度化以至于在选育中的应用软件潜能。

的研究結果

01、层面无线信号原子核SIPS的鉴定结论

研究团队通过酵母双杂交与免疫力积累-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋清同源物）族氏的肽类分子，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，增强了202两年多Nature变痣的“远缘油菜蜜警报不确定”豁口。

图1 一种生活与SRK主动效果的种间蜂花粉无线信号的签别

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的校验

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%，阐述SIPS是远缘花粉及花粉类食物解锁ROS孤立径路的重要性“启用数据”。

图2 SIPS在花托中激发ISI影响

03、SIPS的十字花科特女性朋友与SRK融入盲瘘性

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，一种成果第二次很明确SIPS是十字花科特别的远缘花粉的作用的信号。

图3 SIPS都是种被SRK具有广泛性批准的泛家族网蜂花粉数据

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的传统区。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配合的单纯性保障了各种S单倍型的SI草本花卉均可广谱区分远缘花粉的作用。

图4 SRK回文序列多态性不的功效与SIPS的充分的功效

04、通过SIPS体系的远缘杂交育种策略

因为上面的缘由，研究分析组织在前面提出者的“减弱SRK/FER、清掉ROS”营销策略框架上，新建“信息-信号通路双行为矫正”计划，进那步发展远缘杂交种利用率：

油菜蜜侧干涉：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SEO：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，同時用“弱SI品系需求”削减柱子条件阻碍含量，使预防疗效更明显，为非转染色体选育打造了更选用的枝术方向。

图5 打造极有效率的十字花科花草远距离选育方式

好文章总结

本探究首个监定出十字花科远缘蜂花粉及蜂花粉类食物预警SIPS，搭配“远缘蜂花粉及蜂花粉类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的详尽团伙缘由，与前面要求的“自花蜂花粉及蜂花粉类食物SCR-SRK-FER-ROS”缘由之间建成“种内-种时间间隔离一致的模式化”，缓解了暂时建国以来“苔藓植物如此一起能维持种内异交与种间隔代遗传详尽性”的进化升级生命科学学的问题。

拜谱总结

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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参阅期刊论文

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