十字花科绿植的的远缘混种是植物改进的要素路线，可传入原生态亲缘种的抗逆、抵抗疾病等良好的遗传基因，但合子间的种间不亲和（SI）深层情况严重阻拦某一方式。

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位点感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）感觉激酶确认控制几丁质酶氧（ROS）级别，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），该研究曾基于拜谱微生物提供的亚硝基化淡化组学分析，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手机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，段巧红专家教授开发团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该的研究广泛宣传整体判定远缘花粉及花粉类食物中与SRK紧密联系的配体，验证通过其在十字花科中的保手性、基本功能机制化简述在选育中的技术应用潜质。

科研结论

01、主要移动信号分子式SIPS的鉴定结论

研究团队通过酵母双杂交与免疫检测沉垫-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）家簇的肽类分子，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2024年Nature留在的“远缘油菜蜜手机信号不存在”突破缺口。

图1 种与SRK上下级使用的种间油菜蜜卫星信号的鉴定费

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的证实

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%，表示SIPS是远缘花粉量引发ROS反感径路的最为关键的“开机数据”。

图2 SIPS在花托中捕获ISI不起作用

03、SIPS的十字花科特异形与SRK搭配单纯性

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，这类可是首先明确化SIPS是十字花科专用的远缘花粉的作用卫星信号。

图3 SIPS是一个种被SRK普遍支持的泛家族式蜂花粉移动信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS结合实际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搭配的传统性以保证了多种S单倍型的SI绿色植物均可广谱辨别远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK回文序列多态性不反应与SIPS的完美使用

04、鉴于SIPS体系的远缘混种杂交机制

依据上述所说缘由，的研究拜谱生物在之间提交的“缓和SRK/FER、处理ROS”战略基本上，新增的“数据信息-环路双调查”计划方案，进1步大幅提升远缘杂交种率：

花粉及花粉类食物侧诊治：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。

柱座侧改善：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，直接确认“弱SI品系选择”减小柱座知识基础功击横向，使指导体验更重要，为非转基因食品组生物育种提高了更实际的技艺路径名。

图5 创建快速的十字花科作物远程视频制种攻略

好文章总结

本研发本次判定出十字花科远缘花粉的作用的作用卫星信号SIPS，勾勒“远缘花粉的作用的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的删改分子结构体制，与前一天要求的“自小花花粉的作用的作用SCR-SRK-FER-ROS”体制双方建立“种内-种间断离统一的模式”，解决办法了长期性的来“草木该怎样同一保持种内异交与种间基因遗传规律删改性”的超级进化生物制品学薄弱环节。

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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基准文章

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