十字花科藤本植物的远缘杂交育种是粮食作物修复的根本前提条件，可加入野山亲缘种的抗逆、抵抗等高品质表观遗传，但合子间的种间不亲和（SI）天然屏障情况严重的阻碍一种过程中 。

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位点多巴胺蛋白激酶激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺蛋白激酶激酶确认监测渗透性氧（ROS）标准，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物学提供的亚硝基化呈现组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘油菜蜜手机信号碳原子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教导开发团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该论述有何意义系統技术鉴定远缘蜂花粉中与SRK融入的配体，校验其在十字花科中的单纯性、功效管理机制和在制种中的适用空间。

调查但是

01、体系化数据信号碳原子SIPS的技术鉴定

研究团队通过酵母双杂交与天然免疫结晶-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和核蛋白同源物）大家族的肽类分子，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，掩盖了202三年Nature流下的“远缘花粉量信号灯未知的”豁口。

图1 一款与SRK主动帮助的种间蜂花粉走势的技术鉴定

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的手机验证

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是远缘花粉量启用ROS排异反应数据信号通路的关键点“开启数据信号”。

图2 SIPS在柱子中捕获ISI影响

03、SIPS的十字花科特女性朋友与SRK整合传统性

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，这样的结果内容中第一次明晰SIPS是十字花科独居特的的远缘蜂花粉移动信号。

图3 SIPS是一种种被SRK多方面教育部认证的泛网络家族油菜蜜电磁波

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结合在一起的固执性抓实了差异S单倍型的SI草木均可广谱掌握远缘蜂花粉。

图4 SRK字段多态性不用途与SIPS的相互间用途

04、根据SIPS机能的远缘杂交育种战略

根据这些制度化，理论研究技术团队在此前提供的“控制SRK/FER、清理ROS”机制核心上，新开“表现-通道双应对”工作方案，进步提升自己远缘交配有效率：

花粉及花粉类食物侧指导：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。

柱顶侧改善：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，并且实现“弱SI品系建立”减低柱顶依据防止层次，使应对疗效更偏态，为非转遗传基因繁育能提供了更选用的水平路线。

图5 建造高效化的十字花科观赏植物跨网制种方案

句子个人总结

本的研究首轮评定出十字花科远缘花粉量的作用数据信息SIPS，营造“远缘花粉量的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的删改碳原子共识制度，与之后提起的“自小花花粉量的作用SCR-SRK-FER-ROS”共识制度并且造成“种内-种间隔时间离实行型号”，缓解了长期性的起来“草本花卉怎样并且维系种内异交与种间遗传性删改性”的物种进化动物学薄弱环节。

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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借鉴资料

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