十字花科草本花卉的远缘有性杂交是经济作物土壤改良的关键性途经，可引用野生穿山甲亲缘种的抗逆、抵抗等良好的表观遗传，但合子间的种间不亲和（SI）深层可怕影响相应环节。

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位点多巴胺蛋白激酶激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺蛋白激酶激酶顺利通过调整活力性氧（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工程提供的亚硝基化体现组学分析，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，段巧红教受技术团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该学习宗旨在模式认定远缘花粉量中与SRK构建的配体，证实其在十字花科中的固执性、实用功能共识机制以及其在繁育中的适用实力。

探析结局

01、核心区讯号团伙SIPS的鉴别

研究团队通过酵母双杂交与免疫细胞沉淀自己-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和淀粉酶同源物）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，填平了202两年Nature产生的“远缘花粉的作用数字信号内部错误”拐点。

图1 另外一种与SRK彼此用处的种间花粉及花粉类食物网络信号的鉴别

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%，阐述SIPS是远缘蜂花粉启用ROS抵触通道的关键性“运行网络信号”。

图2 SIPS在柱子中引发ISI现象

03、SIPS的十字花科特情人与SRK通过单纯性

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，该后果内容中第一次明确的SIPS是十字花科独具特色的远缘花粉及花粉类食物警报。

图3 SIPS一种被SRK广泛性好评的泛氏族蜂花粉信息

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的固执区。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运用的固执性保持了有差异 S单倍型的SI常绿植物均可广谱鉴别远缘花粉量。

图4 SRK编码序列多态性不影响到与SIPS的上下级效应

04、系统设计SIPS系统的远缘混种措施

对于以上所述考核机制，论述的团队在此前谈到的“压制SRK/FER、清楚ROS”机制基本条件上，转入“走势-环路双调控”设计方案，进两步优化远缘混种杂交有效率：

花粉的作用侧诊治：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。

柱子侧SEO：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，与此同时采用“弱SI品系选择”减轻花托前提防御性平行，使应对感觉更正相关，为非转DNA繁育提高了更有用的新技术文件目录。

图5 制定科学规范的十字花科花草远程视频繁育机制

新闻稿件个人心得体会

本科研首轮检测出十字花科远缘蜂油菜蜜表现SIPS，构造 “远缘蜂油菜蜜SIPS-SRK-FER-ROS”的完成分子式措施，与过后要求的“自花蜂油菜蜜SCR-SRK-FER-ROS”措施也出现“种内-种连续离统一的建模”，解决方法了常期至今以来“绿植的怎么样去 也保持种内异交与种间遗传病完成性”的提升微生态学难处。

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。

拜谱动物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的蛋清质组学、修饰语组学、消化吸收组学、转录组学等两组学成品技术应用服务性组织体制，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！

分类论文资料

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