十字花科蕨类植物的远缘混种杂交是经济作物改进的的关键方法，可获取野山亲缘种的抗逆、身体等质量良好DNA，但合子间的种间不亲和（SI）防御系统严重性障碍某些阶段。

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）感觉激酶经由监测化学活化氧（ROS）水平面，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表达组学分析，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量表现原子核始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红先生公司发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该理论研究宗旨在模式监定远缘花粉的作用中与SRK整合的配体，验正其在十字花科中的盲瘘性、技能管理机制极其在选育中的应用潜力股。

分析后果

01、重要网络信号氧分子SIPS的检验

研究团队通过酵母双杂交与免疫力沉淀出的-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白酶同源物）网络家族的肽类分子，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，添充了202四年Nature保留的“远缘花粉及花粉类食物走势未知的”突破缺口。

图1 种与SRK双方用途的种间蜂花粉表现的鉴定结论

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的核验

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%，说明书SIPS是远缘花粉的作用晕人ROS排挤卫星信号通路的关键所在“打火卫星信号”。

图2 SIPS在柱顶中晕人ISI反應

03、SIPS的十字花科特异形与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，该成果首轮准确SIPS是十字花科专用的远缘花粉量网络信号。

图3 SIPS就是种被SRK宽泛支持的泛家庭油菜蜜数据

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS结合在一起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根据的保手性确保安全生产了有差异S单倍型的SI沉水植物均可广谱设别远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK编码序列多态性不不良影响与SIPS的共同功效

04、因为SIPS措施的远缘改良品种方案

鉴于所诉制度化，调查人员在前几天提供 的“限制SRK/FER、消除ROS”措施基础条件上，增加“卫星信号-通道双行为矫正”计划，进的一步提高自己远缘改良品种率：

花粉及花粉类食物侧认知：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。

柱座侧优化方案：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，并且采用“弱SI品系筛分”影响柱座基础知识预防情况，使指导感觉更可观，为非转基因水稻组选育带来了了更实惠的技巧方法。

图5 确立高效率的的十字花科常绿植物远程控制繁育策略性

篇文章个人心得体会

本探索初次认定出十字花科远缘花粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物数据SIPS，融合“远缘花粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的全部分子结构原则，与已经要求的“自小编粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物SCR-SRK-FER-ROS”原则一同导致“种内-种间格离统一性整治”，解決了长时间来党“仿真植物如何才能互相持续种内异交与种间遗传的全部性”的繁衍菌物学瓶颈问题。

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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决定性资料

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