十字花科蕨类植物的远缘混种是粮食作物改造的核心条件，可获取野生植物亲缘种的抗逆、身体等高品质DNA，但合子间的种间不亲和（SI）天然屏障特别严重障碍上述工作。

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位点肾上腺素肾上腺素受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）肾上腺素肾上腺素受体激酶用监测特异性氧（ROS）水平面，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花粉的作用网络信号原子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红先生创业团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该研究方案为了更好地系統签别远缘花粉量中与SRK紧密联系的配体，核验其在十字花科中的固执性、作用逻辑下列不属于在生物育种中的应该用能力。

研究分析导致

01、本质网络信号原子SIPS的检测

研究团队通过酵母双杂交与免疫检测悠长岁月中-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋清同源物）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202一年Nature留下了的“远缘花粉量信号灯不同”矛盾。

图1 一项与SRK互相做用的种间花粉量数据信号的签别

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的核实

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%，说SIPS是远缘花粉及花粉类食物闪避ROS排异反应径路的主要“通电预警”。

图2 SIPS在柱座中闪避ISI发生反应

03、SIPS的十字花科特异形与SRK融合固执性

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，某些结局最先确立SIPS是十字花科象征性的远缘油菜蜜信号灯。

图3 SIPS是种被SRK范围广认证的泛家族网花粉及花粉类食物无线信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS通过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紧密结合的传统性确认了不相同S单倍型的SI苔藓植物均可广谱快速精确远缘蜂花粉。

图4 SRK字段多态性不功用与SIPS的彼此功用

04、来源于SIPS系统的远缘交配政策

根据给出机能，钻研开发团队在在之前说出的“缓和SRK/FER、除去ROS”战略根基上，添加“4g信号-信号通路双预防”设计方案，进一个步骤完善远缘混种高效率：

花粉量侧纠正：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，一起采用“弱SI品系建立”较低花托基本攻击力水准，使调控功效更偏态，为非转什么是基因生物育种出示了更有用的方法绝对路径。

图5 创立高效能的十字花科草本花卉手机远程制种措施

软文个人总结

本科学研究再次签定出十字花科远缘花粉量的作用网络信号SIPS，倡导“远缘花粉量的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的完全氧分子缘由，与前面说出的“自小花粉量的作用SCR-SRK-FER-ROS”缘由相同构成“种内-种每隔离统一性建模”，缓解了暂时来说“树种咋样同一时间保证种内异交与种间遗传的完全性”的净化生物技术学的问题。

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