十字花科绿色植物的远缘换代品种是果树换代的根本经由，可传入野山亲缘种的抗逆、抗病性等优质什么是基因，但合子间的种间不亲和（SI）天然屏障情况严重妨碍这一种过程中。

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位点蛋白激酶激酶（SRK）与FERONIA（FER）蛋白激酶激酶利用自我调节活性酶氧（ROS）平行，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淡化组学分析，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讯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，段巧红讲解技术团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该的研究致力于模式亲子鉴定远缘花粉量中与SRK结合实际的配体，手机验证其在十字花科中的保手性、功能性考核机制以及在制种中的拜谱生物竞争力。

研究方案結果

01、核心内容无线信号原子SIPS的鉴定结论

研究团队通过酵母双杂交与免疫性发展-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和血清同源物）氏族的肽类分子，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202两年Nature留个的“远缘花粉量4g信号错误”拐点。

图1 种与SRK互相角色的种间油菜蜜移动信号的监定

02、SIPS-SRK-FER-ROS信号通路的查验

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%，介绍SIPS是远缘花粉及花粉类食物引发ROS讨厌数据通路的重要“无法数据”。

图2 SIPS在柱子中打断ISI不起作用

03、SIPS的十字花科活性朋友与SRK结合实际保手性

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，一种结论初次制定SIPS是十字花科专用的远缘花粉及花粉类食物走势。

图3 SIPS都是种被SRK诸多批准的泛宗族花粉的作用数字信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS紧密结合SRK的固执区。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融合的固执性确定了不一样的S单倍型的SI草本植物均可广谱区分远缘油菜蜜。

图4 SRK字段多态性不决定与SIPS的共同用

04、系统设计SIPS共识机制的远缘改良品种战略

体系结构所诉制度，探析技术团队在此前提起的“能够抑制SRK/FER、清楚ROS”攻略 框架上，更改“电磁波-通道双介入”计划书，进一次提升自己远缘改良品种热效率：

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。

花托侧网站优化：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，另外完成“弱SI品系需求”减少花托基本知识防御性平行，使认知体验更为显著，为非转dna繁育打造了更应用的技術渠道。

图5 制定提高效率的十字花科草本植物远程视频制种营销策略

内容个人心得体会

本科研再次鉴定结论出十字花科远缘油菜蜜及油菜蜜类食物数据信息SIPS，创造出一个“远缘油菜蜜及油菜蜜类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的完整篇详细大分子策略，与刚刚确立的“自花油菜蜜及油菜蜜类食物SCR-SRK-FER-ROS”策略相同构成“种内-种隔离统一性建模方法”，改善了长远开始“花草咋样一并持续种内异交与种间显性基因完整篇详细性”的觉醒动物学薄弱环节。

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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考生资料

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