十字花科苔藓植物的远缘改造品种是经济作物改造的要点手段，可带来野生穿山甲亲缘种的抗逆、抗病性等很好基因组，但合子间的种间不亲和（SI）防线可怕影响这种期间。

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）蛋白激酶激酶按照改善可溶性氧（ROS）技术水平，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工程提供的亚硝基化突显组学分析，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走势原子核始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教导管理团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探究目的系统软件签定远缘花粉及花粉类食物中与SRK相结合的配体，核验其在十字花科中的单纯性、技能系统以至于在繁育中的运用实力。

实验最后

01、中心的信号分子结构SIPS的签定

研究团队通过酵母双杂交与抗体沉淀自己-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和核蛋白同源物）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，添充了202四年Nature不留的“远缘蜂花粉卫星信号未知之数”豁口。

图1 一个与SRK之间意义的种间花粉及花粉类食物4g信号的判定

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的确认

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%，表示SIPS是远缘花粉的作用驱散ROS反感环路的关键的“进行表现”。

图2 SIPS在花托中打断ISI影响

03、SIPS的十字花科特男人与SRK通过盲瘘性

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，这一项没想到首先清晰明确SIPS是十字花科应有的远缘蜂花粉信息。

图3 SIPS是一种种被SRK非常广泛认同感的泛家簇花粉量电磁波

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS结合起来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结合在一起的单纯性以保证了区别S单倍型的SI草本花卉均可广谱掌握远缘花粉量。

图4 SRK字段多态性不干扰与SIPS的间接功效

04、针对SIPS机理的远缘混种杂交方案

依托于以上所述共识机制，分析团对在此前入宪的“压制SRK/FER、清空ROS”营销策略核心上，新增的“讯号-通道双行为矫正”设计，进一歩升高远缘混种杂交有效率：

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。

柱顶侧优化调整：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，直接顺利通过“弱SI品系淘汰”减少柱座知识基础预防横向，使应对疗效更相关系数，为非转遗传基因繁育带来了更实用性的技艺渠道。

图5 打造有效的十字花科绿植远程电脑选育策略

软文个人心得体会

本调查头次技术鉴定出十字花科远缘油菜蜜的作用无线信号SIPS，构造 “远缘油菜蜜的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的完全原子管理原则，与以往提起的“自花油菜蜜的作用SCR-SRK-FER-ROS”管理原则一同达成“种内-种隔离协调模形”，满足了常期至今以来“植被是怎样的一并长期保持种内异交与种间基因遗传完全性”的更新换代微生物困局。

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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基准论文资料

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