十字花科草本花卉的远缘杂交种是饲料作物改进的关键点前提条件，可接入天然的亲缘种的抗逆、抗病力等质量良好dna，但合子间的种间不亲和（SI）防线非常严重影响这类时。

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）蛋白激酶激酶按照调节生物氧（ROS）关卡，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装饰组学分析，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的作用无线信号大分子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红讲师团体发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探究意在软件系统检测远缘花粉的作用中与SRK结合实际的配体，查证其在十字花科中的盲瘘性、作用体系及在制种中的app提升空间。

钻研的结果

01、中心信号灯原子核SIPS的鉴定会

研究团队通过酵母双杂交与免疫力沉淀物中-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）皇室家族的肽类分子，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，补平了2023-5年Nature留个的“远缘蜂花粉手机信号异常”豁口。

图1 那种与SRK完美影响的种间花粉的作用手机信号的鉴定结论

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%，表明SIPS是远缘花粉的作用捕获ROS抵触环路的关健“加载卫星信号”。

图2 SIPS在柱子中晕人ISI的反应

03、SIPS的十字花科非特异聊天与SRK根据保手性

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，这结果显示内容中第一次制定SIPS是十字花科独具特色的远缘油菜蜜走势。

图3 SIPS是一种种被SRK广泛应用认同感的泛皇室家族花粉量手机信号

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依照的保手性保持了不一样的S单倍型的SI藤本植物均可广谱快速精确远缘蜂花粉。

图4 SRK字段多态性不决定与SIPS的彼此功能

04、依托于SIPS共识机制的远缘有性杂交战略

鉴于上面的管理策略，探析项目团队在之后推出的“减缓SRK/FER、处理ROS”管理策略基础条件上，增加“信号灯-径路双行为矫正”细则，进几步加快远缘混种生产率：

油菜蜜侧矫治：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。

花托侧提升：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，同时依据“弱SI品系建立”降低了柱顶基础性预防质量，使预防功能更特殊，为非转基因水稻组选育供应了更选用的技艺途径。

图5 保持高效能的十字花科蕨类植物远程控制繁育策略性

一篇文章个人总结

本探究本次评定出十字花科远缘花粉量量手机信号SIPS，创设“远缘花粉量量SIPS-SRK-FER-ROS”的完好团伙长效体系，与过后提起的“自果果粉量量SCR-SRK-FER-ROS”长效体系相互之间型成“种内-种间隔时间离规范沙盘模型”，来解决了长久的来“蕨类植物咋样同时提升种内异交与种间遗传病完好性”的发展生物体学薄弱环节。

拜谱总结ppt

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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关联性文献资料

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