十字花科动植物的远缘混种是饲料作物升级的关键的方法，可引出野山亲缘种的抗逆、抗病性等质量良好表观遗传，但合子间的种间不亲和（SI）防线严重性影响这一种过程中。

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位点感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）感觉激酶进行调空亲水性氧（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），该研究曾基于拜谱生物工程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花粉及花粉类食物信号灯碳原子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红讲解微商团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该研究探讨致力于整体签定远缘油菜蜜中与SRK综合的配体，认可其在十字花科中的固执性、基本功能规则及在选育中的使用潜能。

科学研究结局

01、核心思想警报大分子SIPS的鉴定会

研究团队通过酵母双杂交与免疫抗体水解-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白酶同源物）一家的肽类分子，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202五年Nature变痣的“远缘花粉量网络信号不确定”凹槽。

图1 的一种与SRK相互之间帮助的种间油菜蜜卫星信号的鉴别

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的安全验证

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%，这说明SIPS是远缘油菜蜜解锁ROS反感通道的的关键“通电信号灯”。

图2 SIPS在柱顶中捕获ISI不起作用

03、SIPS的十字花科炎症因子聊天与SRK融入盲瘘性

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，这种没想到第一回准确SIPS是十字花科象征性的远缘蜂花粉数字信号。

图3 SIPS都是种被SRK广泛应用被认可的泛家庭花粉的作用电磁波

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS搭配SRK的单纯区。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根据的单纯性确定了不一样的S单倍型的SI观赏植物均可广谱设别远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK回文序列多态性不影晌与SIPS的相护做用

04、由于SIPS机能的远缘改良品种策略

应用场景这些系统，探讨拜谱生物在前一天说出的“可抑制SRK/FER、排除ROS”方法条件上，增减“无线信号-信号通路双调查”预案，进一次增强远缘混种杂交工作效率：

花粉的作用侧行为矫正：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。

柱子侧调整：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，的同时采用“弱SI品系选择”削减花托基础知识预防科技，使干涉结果更特殊，为非转染色体选育出示了更经济实用的科技绝对路径。

图5 树立优质的十字花科植被手机远程制种原则

短文个人心得体会

本科学研究首轮技术鉴定出十字花科远缘花粉的作用及花粉的作用类食物卫星信号SIPS，构造 “远缘花粉的作用及花粉的作用类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的详细团伙体系，与前做出的“自小花花粉的作用及花粉的作用类食物SCR-SRK-FER-ROS”体系按份共有建立“种内-种距离离一致绘图”，应对了经常的话“值物是如何直接稳定种内异交与种间遗传的详细性”的进一步生物工程学大问题。

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。

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参照专著

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