十字花科花草的远缘改造品种是植物改造的关键所在渠道，可形成天然的亲缘种的抗逆、身体等高品质基因组，但合子间的种间不亲和（SI）防御系统非常严重阻拦上述步骤。

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）蛋白激酶激酶依据宏观调控可溶性氧（ROS）水准，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体提供的亚硝基化表达组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘油菜蜜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，段巧红硕士生导师团队合作发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该实验宗旨在体系认定远缘花粉的作用中与SRK组合的配体，证实其在十字花科中的传统性、的功能策略十分在繁育中的用前景。

科研最终

01、关键走势氧分子SIPS的司法鉴定

研究团队通过酵母双杂交与免疫性石雕文化沉淀-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）家簇的肽类分子，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，添补了202几年Nature遗留下的“远缘花粉量卫星信号错误”缺陷。

图1 的与SRK充分意义的种间花粉的作用信号灯的监定

02、SIPS-SRK-FER-ROS信号通路的效验

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%，描述SIPS是远缘花粉量激发ROS歧视环路的要素“初始化信息”。

图2 SIPS在柱子中捕获ISI化学反应

03、SIPS的十字花科特情人与SRK融入固执性

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，某种结果显示再次指明SIPS是十字花科特别的远缘花粉及花粉类食物数据。

图3 SIPS都是种被SRK很广认可度的泛家族网花粉的作用信号灯

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS综合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构建的盲瘘性确定了不同于S单倍型的SI沉水植物均可广谱识别系统远缘蜂花粉。

图4 SRK字段多态性不危害与SIPS的相互间帮助

04、针对SIPS体制的远缘杂交种原则

针对以上所述新机制，探究项目团队在刚刚提交的“可抑制SRK/FER、消除ROS”机制依据上，添加“卫星信号-信号通路双预防”方案设计，进一歩的提升远缘改良品种使用率：

蜂花粉侧指导：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。

柱顶侧改进：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，同時依据“弱SI品系淘汰”降底花托的基础攻击防御水准，使纠正成果更特殊，为非转dna生物育种作为了更入门的技术水平线路。

图5 保持高效、性价比最高的十字花科蕨类植物远程管理制种营销策略

小文章总结ppt

本探析首先签别出十字花科远缘油菜蜜及油菜蜜类食物的信号SIPS，创设“远缘油菜蜜及油菜蜜类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的完美大分子考核机制化，与事先说出的“自花油菜蜜及油菜蜜类食物SCR-SRK-FER-ROS”考核机制化一同达成“种内-种接连离统一性模板”，完成了长年开始“树木怎么才能的同时稳定种内异交与种间遗传基因完美性”的更新换代微生理学问题。

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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决定性文献综述

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