十字花科植被的远缘杂交种是大田作物改善的关键性方式，可引进纯天然亲缘种的抗逆、抵抗等优秀企业基因遗传，但合子间的种间不亲和（SI）第一道防线频发阻拦这一个步骤。

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位点肾上腺素多巴胺受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）肾上腺素多巴胺受体激酶完成监测亲水性氧（ROS）品质，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），该研究曾基于拜谱微生物提供的亚硝基化遮盖组学分析，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量表现分子结构始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红院士人员发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该设计契机设计技术鉴定远缘油菜蜜中与SRK整合的配体，认证其在十字花科中的传统性、功能模块规则基本在选育中的广泛应用优势。

钻研报告单

01、基本走势原子SIPS的签别

研究团队通过酵母双杂交与免疫性滤渣-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和血清同源物）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，增强了202五年Nature带来的“远缘花粉及花粉类食物4g信号不明”豁口。

图1 1种与SRK互相功用的种间花粉的作用电磁波的亲子鉴定

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的核验

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是远缘油菜蜜激发ROS反感环路的重要性“初始化无线信号”。

图2 SIPS在柱座中闪避ISI想法

03、SIPS的十字花科特异形与SRK结合起来保手性

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，此结论首轮制定SIPS是十字花科奇特的远缘蜂花粉手机信号。

图3 SIPS是一个种被SRK多方面批准的泛大家族花粉的作用表现

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结合起来的盲瘘性抓实了的不同S单倍型的SI藤本植物均可广谱快速精确远缘蜂花粉。

图4 SRK回文序列多态性不的作用与SIPS的双方的作用

04、对于SIPS工作机制的远缘杂交种方式

特征提取据此缘由，探究团队合作在以往给出的“克制SRK/FER、除掉ROS”管理策略基础性上，添加“预警-通道双预防”解决方案，进那步增加远缘有性杂交使用率：

油菜蜜侧矫治：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。

柱顶侧整合：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，还依据“弱SI品系挑选”减小柱子基础上防止技艺水平，使介入功效更不错，为非转DNA生物育种出示了更选用的技艺方法。

图5 建设高效、性价比最高的十字花科蕨类植物远程操作制种思路

句子个人总结

本研发内容中第一次鉴定结论出十字花科远缘油菜蜜信号灯SIPS，引入“远缘油菜蜜SIPS-SRK-FER-ROS”的全面原子核体系，与很久提到的“自花油菜蜜SCR-SRK-FER-ROS”体系相互之间成型“种内-种每隔离大一统模板”，搞定了长年十一届三中“作物是如何时候形成种内异交与种间遗传性全面性”的升级动物学瓶颈。

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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基准文献资料

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