十字花科仿真植物的远缘交配是经济作物改善的的关键方式，可引出原生态亲缘种的抗逆、抗虫等优异遗传基因，但合子间的种间不亲和（SI）防线重要妨碍一项时候。

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）蛋白激酶激酶用调节灵活性氧（ROS）层次，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制品提供的亚硝基化绘制组学分析，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讯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，段巧红硕士生导师拜谱生物发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探索宗旨在控制系统鉴定费远缘蜂花粉中与SRK结合在一起的配体，效验其在十字花科中的传统性、实用功能原则以及在繁育中的应该用能力。

探讨导致

01、价值体系卫星信号分子结构SIPS的评定

研究团队通过酵母双杂交与免疫检测沉积-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）皇室家族的肽类分子，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，修补了202四年Nature留在的“远缘花粉量警报未知的”突破缺口。

图1 这种与SRK互不效应的种间花粉量讯号的监定

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的印证

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%，表示SIPS是远缘油菜蜜解锁ROS排挤环路的关键点“开启移动信号”。

图2 SIPS在柱顶中解锁ISI想法

03、SIPS的十字花科特女性朋友与SRK搭配盲瘘性

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，这后果首先明确化SIPS是十字花科不可缺少的远缘油菜蜜讯号。

图3 SIPS是种被SRK大面积承认的泛家庭油菜蜜无线信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS运用SRK的保手区。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构建的固执性抓实了各种S单倍型的SI绿植的均可广谱辨别远缘花粉量。

图4 SRK回文序列多态性不影向与SIPS的相互之间用处

04、源于SIPS机理的远缘混种原则

立于以上的工作机制，研发创业团队在在之前谈到的“压制SRK/FER、移除ROS”机制条件上，新增加“无线信号-信号通路双认知”细则，进每一步加快远缘混种杂交质量：

蜂花粉侧干涉：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。

花托侧推广：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，时候经过“弱SI品系建立”大大减少花托基础理论防卫层次，使调查郊果更重要，为非转染色体选育提高了更有用的技术工艺路径名。

图5 创建科学规范的十字花科沉水植物qq远程生物育种管理策略

散文总结

本钻研首度签定出十字花科远缘花粉的作用的作用卫星信号SIPS，建设方案“远缘花粉的作用的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的全版分子结构机理，与过后谈到的“自小编粉的作用的作用SCR-SRK-FER-ROS”机理一致形成了“种内-种每隔离制定模特”，解决处理了长期的至今以来“树种咋样同一维系种内异交与种间基因全版性”的进化升级生理学学困境。

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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参照文献综述

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