十字花科沉水植物的远缘有性杂交是大田作物修复的重要路线，可引进纯天然亲缘种的抗逆、抗病性等优秀企业表观遗传，但合子间的种间不亲和（SI）深层情况严重阻拦某一进程。

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位点多巴胺感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺感觉激酶在调整活力性氧（ROS）横向，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制品提供的亚硝基化遮盖组学分析，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及花粉类食物无线信号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，段巧红院士精英团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该研究分析目的系统的技术鉴定远缘花粉及花粉类食物中与SRK构建的配体，检验其在十字花科中的单纯性、性能措施极其在繁育中的软件提升空间。

调查结论

01、价值体系数据信号碳原子SIPS的鉴定结论

研究团队通过酵母双杂交与天然免疫析出-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白质同源物）宗族的肽类分子，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，修补了2024年Nature产生的“远缘花粉及花粉类食物4g信号不同”空缺。

图1 那种与SRK充分使用的种间蜂花粉数据信号的评定

02、SIPS-SRK-FER-ROS信号通路的检验

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%，描述SIPS是远缘花粉量引起ROS孤立通道的首要“启动时数据信息”。

图2 SIPS在柱子中晕人ISI发生反应

03、SIPS的十字花科活性聊天与SRK配合保手性

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，这样可是第一次知道SIPS是十字花科专用的远缘油菜蜜警报。

图3 SIPS是一种种被SRK广泛应用同意的泛大家族花粉及花粉类食物网络信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS紧密联系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融入的传统性以保证了与众不同S单倍型的SI植被均可广谱辨别远缘花粉量。

图4 SRK回文序列多态性不印象与SIPS的互为的作用

04、特征提取SIPS措施的远缘杂交育种手段

由于上述内容措施，探究人员在时候提出了的“可抑制SRK/FER、去掉ROS”策略的基础上，添加了“无线信号-径路双调查”情况报告，进一个步骤加快远缘有性杂交吸收率：

花粉及花粉类食物侧认知：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。

花托侧优化网络：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，一起经过“弱SI品系需求”降低了花托基础知识阻碍水平方向，使纠正实际效果更显著性，为非转基因植物组繁育提高了更使用的新技术根目录。

图5 树立有效的十字花科草本花卉远程控制制种方式

短文个人心得体会

本科研初次检测出十字花科远缘蜂花粉量数据信息SIPS，创建“远缘蜂花粉量SIPS-SRK-FER-ROS”的详细完整版碳原子新机制化，与时候做出的“自花蜂花粉量SCR-SRK-FER-ROS”新机制化统一的进行“种内-种时间离统一的模型工具”，防止了持久一来“蕨类植物如何快速并且保护种内异交与种间遗传性详细完整版性”的繁衍生态学学的问题。

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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关联性文献综述

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