十字花科蕨类植物的远缘杂交种是农作物改造的关键性前提条件，可构建野生穿山甲亲缘种的抗逆、抵抗等良好的基因遗传，但合子间的种间不亲和（SI）防线造成阻拦这样工作。

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位点肾上腺素蛋白激酶激酶（SRK）与FERONIA（FER）肾上腺素蛋白激酶激酶用自我调节活性酶氧（ROS）质量，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），该研究曾基于拜谱海洋生物提供的亚硝基化体现组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘花粉量移动信号原子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教受开发团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该钻研此次模式技术鉴定远缘花粉的作用中与SRK组合的配体，认可其在十字花科中的单纯性、功效新机制和在生物育种中的广泛应用有潜力。

探索結果

01、管理处数据信息原子核SIPS的司法鉴定

研究团队通过酵母双杂交与免役滤渣-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）家族式的肽类分子，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202四年Nature留着的“远缘花粉的作用网络信号不同”空缺。

图1 有一种与SRK能够 功能的种间蜂花粉信息的鉴定费

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的验证通过

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%，证明SIPS是远缘花粉量引起ROS反感环路的要点“加载警报”。

图2 SIPS在柱子中启用ISI化学反应

03、SIPS的十字花科非特异聊天与SRK结合起来传统性

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，一种数据第二次清楚SIPS是十字花科应有的远缘花粉量4g信号。

图3 SIPS就是一种被SRK广泛性认同感的泛网络家族花粉的作用手机信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS结合实际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根据的传统性事关了不一样S单倍型的SI绿植的均可广谱快速精确远缘蜂花粉。

图4 SRK字段多态性不的影响与SIPS的充分反应

04、基本概念SIPS机能的远缘有性杂交方式

基本概念出现制度化，分析团体在已经给出的“减缓SRK/FER、去掉ROS”原则基础上上，转入“手机信号-环路双调控”规划，进几步提高了远缘杂交种的效率：

蜂花粉侧认知：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。

花托侧简化：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，同时实现“弱SI品系淘汰”降底柱子根本攻击防御水平面，使干涉特效更显著性，为非转染色体生物育种提拱了更适用的枝术方法。

图5 设立有效的十字花科植被手机远程生物育种方式

经典文章总结

本分析时需判定出十字花科远缘油菜蜜及油菜蜜类食物预警SIPS，实现“远缘油菜蜜及油菜蜜类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的详细篇分子式体制化，与以后提起的“自花油菜蜜及油菜蜜类食物SCR-SRK-FER-ROS”体制化同样产生“种内-种相隔离全部统一整治”，解决处理了不断近些年“草本花卉是如何时恢复种内异交与种间遗传病详细篇性”的超进化生物工程学难事。

拜谱个人心得体会

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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符合专著

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