十字花科仿真植物的远缘混种杂交是植物处理的重要路线，可添加天然的亲缘种的抗逆、抵抗等美好dna，但合子间的种间不亲和（SI）防御系统可怕拘束相应的过程。

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位点多巴胺肾上腺素受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺肾上腺素受体激酶按照控制灵活性氧（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），该研究曾基于拜谱生物学提供的亚硝基化修饰语组学分析，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预警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，段巧红教援技术团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该理论研究有赖于体系亲子鉴定远缘蜂花粉中与SRK切合的配体，认可其在十字花科中的保手性、功能性原则以至于在选育中的利用竞争力。

研究分析結果

01、目标卫星信号原子SIPS的鉴定费

研究团队通过酵母双杂交与免疫抗体发展-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和淀粉酶同源物）家族网的肽类分子，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，填充了202三年Nature剩下的“远缘花粉的作用移动信号未命名”收窄。

图1 是一种与SRK彼此用处的种间花粉的作用手机信号的签别

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的手机验证

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%，反映SIPS是远缘花粉量打断ROS孤立径路的首要“启动时信息”。

图2 SIPS在柱座中引起ISI体现

03、SIPS的十字花科活性朋友与SRK联系保手性

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，相应結果第一回准确SIPS是十字花科不可缺少的远缘油菜蜜卫星信号。

图3 SIPS是种被SRK丰富支持的泛皇室家族花粉及花粉类食物卫星信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS切合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紧密联系的传统性以保证了的不同S单倍型的SI观赏植物均可广谱区分远缘花粉的作用。

图4 SRK字段多态性不决定与SIPS的彼此之间目的

04、为SIPS机理的远缘改良品种攻略

根据以上所述体制，科学研究销售团队在很久提到的“促使SRK/FER、清空ROS”方法知识基础上，新增加的“数据信号-环路双介入”计划，进步骤加强远缘混种错误率：

花粉量侧介入：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。

柱座侧调整：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品系选择”缩减柱座基础条件预防能力，使干涉的效果更偏态，为非转基因食品组选育出具了更很实用的技術路径分析。

图5 实现有效率的十字花科观赏植物远程管理繁育措施

软文个人心得体会

本调查最先判定出十字花科远缘油菜蜜手机信号SIPS，构筑“远缘油菜蜜SIPS-SRK-FER-ROS”的完美大分子措施，与已经明确提出的“自花油菜蜜SCR-SRK-FER-ROS”措施共同利益出现“种内-种隔离实行沙盘模型”，来解决了经常近一年来“沉水植物如果的同时保持种内异交与种间隔代遗传完美性”的觉醒海洋生物瓶颈问题。

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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参考选取专著

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