十字花科值物的远缘混种是果树土壤改良的的关键路经，可转化纯天然亲缘种的抗逆、抗虫等良好率遗传基因，但合子间的种间不亲和（SI）天然屏障嚴重影响相应工作。

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位点肾上腺素感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）肾上腺素感觉激酶按照调节作用特异性氧（ROS）程度，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淡化组学分析，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数据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，段巧红硕士生导师队伍发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该分析此次系统化签别远缘花粉及花粉类食物中与SRK整合的配体，印证其在十字花科中的盲瘘性、模块措施试述在生物育种中的用优势。

的研究最终结果

01、体系化警报大分子SIPS的检验

研究团队通过酵母双杂交与免役悠长岁月中-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）家族性的的肽类分子，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，补平了202一年Nature变痣的“远缘蜂花粉数据错误”豁口。

图1 有一种与SRK充分的作用的种间花粉的作用手机信号的签定

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的验证通过

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%，情况说明SIPS是远缘蜂花粉驱散ROS孤立数据通路的的关键“起动数据”。

图2 SIPS在花托中启用ISI的反应

03、SIPS的十字花科炎症因子聊天与SRK搭配固执性

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，哪一但是头次确立SIPS是十字花科个性化的远缘花粉的作用讯号。

图3 SIPS一种被SRK密切认同的泛大家族花粉及花粉类食物表现

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS紧密联系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相结合的盲瘘性保持了与众不同S单倍型的SI藤本植物均可广谱辨别远缘花粉量。

图4 SRK字段多态性不关系与SIPS的上下级能力

04、应用场景SIPS原则的远缘杂交育种原则

特征提取所诉缘由，学习人员在以往谈到的“抑制性SRK/FER、除去ROS”方式基础条件上，更改“网络信号-信号通路双指导”策划方案，加强组织领导骤改善远缘改良品种热效率：

花粉量侧调控：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。

柱座侧系统优化：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，同时根据“弱SI品系选择”调低柱子基本知识攻击防御层次，使行为矫正体验更重要，为非转基因水稻遗传选育打造了更实际的水平途径。

图5 开发高的十字花科树木远战选育策略

论文个人总结

本学习第一次鉴定费出十字花科远缘油菜蜜讯号SIPS，创设“远缘油菜蜜SIPS-SRK-FER-ROS”的全部碳原子考核策略，与很久要求的“自花油菜蜜SCR-SRK-FER-ROS”考核策略互相形成了“种内-种隔断离按照整治”，解决方法了经常来党“苔藓植物应该如何同一时间恢复种内异交与种间遗传基因全部性”的超级进化生理学学难点。

拜谱工作小结

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。

拜谱海洋生物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的核营养物质组学、修饰语组学、代谢转化组学、转录组学等多个学产品的技术工艺产品保障体系，整合多组学数据进行深入挖掘分析，全面解析机制机理等，助力高分文章发表。欢迎咨询！

参考使用医学文献

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