十字花科草本植物的远缘杂交种是粮食作物改进处理的最为关键的前提条件，可传入也是亲缘种的抗逆、身体等优秀企业表观遗传，但合子间的种间不亲和（SI）第一道防线较为严重的阻拦这一项工作。

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）蛋白激酶激酶按照国家宏观调控可溶性氧（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），该研究曾基于拜谱微生物提供的亚硝基化绘制组学分析，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据信息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，段巧红教学开发团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探析目的装置评定远缘油菜蜜中与SRK配合的配体，核实其在十字花科中的单纯性、功能模块原则下列关于在繁育中的软件潜力股。

设计后果

01、中心手机信号团伙SIPS的签定

研究团队通过酵母双杂交与免疫性滤渣-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）家族网的肽类分子，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，补充了202四年Nature留个的“远缘蜂花粉信号灯内部错误”人才缺口。

图1 某种与SRK之间影响的种间花粉量警报的监定

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的认证

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%，说SIPS是远缘花粉量释放ROS讨厌环路的根本“启动的数据信息”。

图2 SIPS在柱顶中开启ISI反馈

03、SIPS的十字花科特男人与SRK相结合固执性

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，此种的结果第二次明确责任SIPS是十字花科专用的远缘花粉的作用的信号。

图3 SIPS是一种种被SRK普遍被认可的泛氏族油菜蜜卫星信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS依照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搭配的盲瘘性为了确保了区别S单倍型的SI草本植物均可广谱鉴别远缘油菜蜜。

图4 SRK编码序列多态性不印象与SIPS的双方意义

04、通过SIPS考核机制的远缘混种杂交机制

深入分析背景据此机制化，深入分析销售团队在之间提出者的“减弱SRK/FER、去掉ROS”战略知识基础上，新开“网络信号-信号通路双调查”方法，进十步提拔远缘混种热效率：

花粉量侧应对：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。

柱子侧简化：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，也采用“弱SI品系需求”缩减柱座框架防御性含量，使应对成效更重要，为非转人类基因选育出示了更方便使用的的技术文件目录。

图5 搭建极有效率的十字花科动植物手机远程制种策咯

稿件工作小结

本研究方案时需鉴定会出十字花科远缘花粉的作用及花粉的作用类食物预警SIPS，融合“远缘花粉的作用及花粉的作用类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的全部分子结构工作机能，与事先提交的“自小编粉的作用及花粉的作用类食物SCR-SRK-FER-ROS”工作机能一起建成“种内-种相隔离大一统绘图”，很好解决了常期近一年来“树木要怎样直接长期保持种内异交与种间遗传的全部性”的进化史菌物学难事。

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