十字花科苔藓植物的远缘交配是经济作物土壤改良的关健渠道，可机遇野生穿山甲亲缘种的抗逆、抗病性等发芽势DNA，但合子间的种间不亲和（SI）防线严重的障碍相应过程中。

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位点多巴胺肾上腺素受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺肾上腺素受体激酶实现管控化学活化氧（ROS）技术，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油菜蜜网络信号团伙始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教受专业团体发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该实验有赖于装置检测远缘花粉及花粉类食物中与SRK紧密结合的配体，校验其在十字花科中的单纯性、系统机制化下列关于在制种中的app前景。

科学研究結果

01、重要的信号氧分子SIPS的鉴定会

研究团队通过酵母双杂交与免疫抗体析出-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）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，添充了202两年多Nature留个的“远缘油菜蜜表现不存在”凹槽。

图1 另外一种与SRK主动反应的种间蜂花粉数据信号的检验

02、SIPS-SRK-FER-ROS信号通路的认证

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%，说明怎么写SIPS是远缘花粉及花粉类食物晕人ROS反感径路的首要“进行4g信号”。

图2 SIPS在柱顶中开启ISI反馈

03、SIPS的十字花科特喜欢的人与SRK结合起来盲瘘性

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，这一项数据初次知道SIPS是十字花科不可缺少的远缘花粉及花粉类食物数据信号。

图3 SIPS也是种被SRK大面积认同的泛皇室家族蜂花粉表现

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS融入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融合的保手性事关了不一样的S单倍型的SI值物均可广谱甄别远缘油菜蜜。

图4 SRK编码序列多态性不应响与SIPS的共同功效

04、研究背景SIPS逻辑的远缘交配策略性

根据出现体制，研究分析微商团队在过后推出的“可抑制SRK/FER、排除ROS”攻略 框架上，转入“数据-通道双矫治”预案，再次骤提拔远缘改良品种效应：

蜂花粉侧调查：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。

柱子侧优化调整：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，一并能够“弱SI品系需求”消减柱座基础理论阻碍横向，使行为矫正功效更正相关，为非转基因植物遗传制种可以提供了更应用的水平路径分析。

图5 开发有效率的十字花科蕨类植物即远程制种对策

稿件工作小结

本研究方案第二次签定出十字花科远缘油菜蜜量警报SIPS，整合“远缘油菜蜜量SIPS-SRK-FER-ROS”的全面团伙制度化化，与以往提供 的“自花油菜蜜量SCR-SRK-FER-ROS”制度化化相同构成“种内-种隔离统一的模式化”，化解了长时到现在“仿真植物是怎样的此外稳定种内异交与种间基因遗传全面性”的创新生物技术学数学难题。

拜谱工作小结

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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参考资料论文

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