十字花科苔藓植物的远缘混种是植物换代的要点手段，可注入野外亲缘种的抗逆、抗虫等样板工程遗传基因，但合子间的种间不亲和（SI）深层严重性障碍这种时。

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经过国家宏观调控几丁质酶氧（ROS）情况，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），该研究曾基于拜谱动物提供的亚硝基化呈现组学分析，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及花粉类食物4g信号分子式始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红院士专业团体发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该研究分析旨在通过系统软件判定远缘蜂花粉中与SRK紧密结合的配体，检验其在十字花科中的保手性、功能键考核机制十分在选育中的使用能力。

探索没想到

01、层面讯号原子核SIPS的鉴定会

研究团队通过酵母双杂交与免疫细胞沉垫-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）族氏的肽类分子，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2023-5年Nature留的“远缘蜂花粉走势不存在”凹槽。

图1 1种与SRK充分目的的种间蜂花粉电磁波的鉴定会

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的校验

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%，阐述SIPS是远缘花粉及花粉类食物触及ROS歧视走势通路的关键的“开机启动走势”。

图2 SIPS在柱子中捕获ISI症状

03、SIPS的十字花科炎症因子聊天与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，此种结局第一时间了解SIPS是十字花科具有的远缘蜂花粉网络信号。

图3 SIPS不是种被SRK多方面承认的泛皇室家族花粉量讯号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS根据SRK的传统区。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紧密联系的单纯性为了确保了的不同S单倍型的SI苔藓植物均可广谱判别远缘蜂花粉。

图4 SRK字段多态性不决定与SIPS的相互之间功用

04、来源于SIPS考核机制的远缘混种策咯

立于以上工作机制，研究分析的团队在过后提出了的“抑制作用SRK/FER、处理ROS”管理策略基础知识上，新批“数据信号-通道双调查”设计，进第一步增加远缘交配率：

蜂花粉侧纠正：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。

柱顶侧优化系统：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，并且能够“弱SI品系需求”降低柱座基础性防止技术设备，使诊治效率更相关系数，为非转遗传基因制种出示了更常用的技术设备根目录。

图5 构建高效化的十字花科苔藓植物远战生物育种思路

好文章总结

本科研第一时间司法鉴定出十字花科远缘油菜蜜讯号SIPS，建设“远缘油菜蜜SIPS-SRK-FER-ROS”的详细版分子结构策略，与前一天提供 的“自花油菜蜜SCR-SRK-FER-ROS”策略一起建成“种内-种相隔离一统模式化”，解决处理了常期今年以来“草本花卉怎么样互相维护种内异交与种间隔代遗传详细版性”的最终进化生物制品学难点。

拜谱总结ppt

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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规范期刊论文

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