十字花科藤本植物的远缘杂交种是农物改善的重要方式，可引出天然的亲缘种的抗逆、抗虫等品质基因组，但合子间的种间不亲和（SI）天然屏障情况严重拘束某一阶段。

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位点感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）感觉激酶按照调节作用催化活性氧（ROS）含量，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），该研究曾基于拜谱生态学提供的亚硝基化掩盖组学分析，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的作用预警原子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红讲师人员发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该科学研究我委软件评定远缘蜂花粉中与SRK结合实际的配体，校验其在十字花科中的盲瘘性、功效考核机制举例说明在选育中的app升值空间。

探讨毕竟

01、体系化数据信息团伙SIPS的认定

研究团队通过酵母双杂交与免役凝固-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白酶同源物）一家的肽类分子，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，补充了202五年Nature存留的“远缘花粉量走势不明”豁口。

图1 某种与SRK互不帮助的种间花粉量卫星信号的鉴别

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的证实

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是远缘油菜蜜激发ROS讨厌径路的关健“加载数据信号”。

图2 SIPS在柱子中勾起ISI反映

03、SIPS的十字花科特男人与SRK组合单纯性

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，上述结局首度清晰明确SIPS是十字花科持有的远缘花粉及花粉类食物数据。

图3 SIPS是一种种被SRK范围广重视的泛家族性的花粉及花粉类食物预警

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的盲瘘区。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根据的固执性以保证了各个S单倍型的SI沉水植物均可广谱鉴别远缘油菜蜜。

图4 SRK回文序列多态性不引响与SIPS的上下级影响

04、特征提取SIPS规则的远缘改良品种手段

因为上面长效机制，钻研团体在过后提到的“压制SRK/FER、清理ROS”原则基本上，将新增“预警-环路双纠正”方法，进几步发展远缘杂交种的效率：

蜂花粉侧应对：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SEO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，另外利用“弱SI品系淘汰”减轻柱顶基本知识减伤总体水平，使干涉目的更重要，为非转人类基因制种提拱了更常见的科技方法。

图5 成立高效率的的十字花科值物手机远程选育攻略

文章标题个人总结

本深入分析第三次签定出十字花科远缘花粉的作用量4g信号SIPS，引入“远缘花粉的作用量SIPS-SRK-FER-ROS”的齐全篇原子规则，与此前提起的“自小编粉的作用量SCR-SRK-FER-ROS”规则互相形成了“种内-种间距离统一化沙盘模型”，满足了常年来“观赏植物怎么也确保种内异交与种间基因遗传齐全篇性”的进化升级海洋生命科学薄弱环节。

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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参阅论文

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