十字花科沉水植物的远缘交配是经济作物升级的的关键行业，可导入也是亲缘种的抗逆、抵抗疾病等样板工程人类基因，但合子间的种间不亲和（SI）防线情况严重障碍这样流程。

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）蛋白激酶激酶完成控制抗逆性氧（ROS）水准，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的作用手机信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，段巧红传授人员发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该钻研主要是系统化鉴定结论远缘油菜蜜中与SRK联系的配体，验正其在十字花科中的固执性、用途缘由十分在选育中的利用发展空间。

研究方案然而

01、体系化电磁波分子式SIPS的技术鉴定

研究团队通过酵母双杂交与抗体水解-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和血清同源物）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，修补了2026年Nature刻下的“远缘花粉量警报未知的”收窄。

图1 的一种与SRK互相帮助的种间蜂花粉预警的技术鉴定

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的查证

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%，介绍SIPS是远缘花粉及花粉类食物引起ROS讨厌表现通路的关键所在“开机表现”。

图2 SIPS在柱子中促发ISI症状

03、SIPS的十字花科炎症因子朋友与SRK整合盲瘘性

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，此但是首个指明SIPS是十字花科独具特色的远缘花粉及花粉类食物预警。

图3 SIPS不是种被SRK丰富被认可的泛宗族油菜蜜电磁波

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS结合在一起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融入的保手性保证了差异S单倍型的SI观赏植物均可广谱识别系统远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK字段多态性不会影响与SIPS的互为效果

04、特征提取SIPS措施的远缘混种方案

通过下列制度，调查专业团体在已经提到的“可抑制SRK/FER、清空ROS”营销策略前提上，新建“移动信号-径路双行为矫正”方案怎么写，进每一步不断提升远缘改良品种的效率：

花粉及花粉类食物侧纠正：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。

柱座侧调优：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，同时进行“弱SI品系需求”有效降低柱顶基本条件防止平均水平，使行为矫正作用更有效，为非转基因食品组繁育保证了更方便使用的技术工艺相对路径。

图5 实现便捷的十字花科绿植远程操作选育政策

一篇文章总结

本理论研究本次鉴定会出十字花科远缘蜂花粉的作用数据SIPS，营造“远缘蜂花粉的作用SIPS-SRK-FER-ROS”的全面碳原子体系，与以前明确提出的“自花蜂花粉的作用SCR-SRK-FER-ROS”体系各自生成“种内-种距离离一致沙盘模型”，完成了长时后“观赏植物该怎样互相形成种内异交与种间遗传基因全面性”的进化史物理学学薄弱环节。

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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符合论文

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