十字花科常绿植物的远缘混种杂交是粮食作物换代的重要的经过，可引用原生态亲缘种的抗逆、抗病性等优异染色体，但合子间的种间不亲和（SI）防线情况严重拘束该阶段。

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根据自我调节催化活性氧（ROS）标准，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），该研究曾基于拜谱怪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警报原子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红传授管理团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探析我委设备检验远缘花粉的作用中与SRK融入的配体，确认其在十字花科中的固执性、实用功能新机制基本在繁育中的操作价值。

科学研究最终结果

01、目标预警原子核SIPS的检测

研究团队通过酵母双杂交与免疫性沉淀出的-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和球蛋白同源物）家族网的肽类分子，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，掩盖了202一年Nature留住的“远缘油菜蜜走势未指定”突破缺口。

图1 属于与SRK充分能力的种间蜂花粉数字信号的签别

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的确认

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%，说SIPS是远缘花粉的作用闪避ROS讨厌无线信号通路的关键所在“开机启动无线信号”。

图2 SIPS在柱座中重置ISI不良反应

03、SIPS的十字花科特喜欢的人与SRK通过盲瘘性

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，某些結果第一回厘清SIPS是十字花科专用的远缘蜂花粉移动信号。

图3 SIPS是一个种被SRK大范围认定的泛家庭蜂花粉预警

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS相结合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融入的固执性切实保障了与众不同S单倍型的SI仿真植物均可广谱区分远缘花粉的作用。

图4 SRK回文序列多态性不直接影响与SIPS的互不意义

04、鉴于SIPS逻辑的远缘有性杂交方式

特征提取可以达到共识机制，分析精英团队在之间提出来的“缓和SRK/FER、清楚ROS”政策基础上上，增减“手机信号-径路双认知”解决方案，进几步加快远缘交配错误率：

蜂花粉侧介入：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。

柱座侧简化：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，时利用“弱SI品系挑选”降低柱子知识基础防止关卡，使调查作用更明显，为非转遗传基因制种给出了更应用的枝术方法。

图5 设立高效率的的十字花科花草远程控制制种管理策略

篇文章工作小结

本论述首先评定出十字花科远缘油菜蜜及油菜蜜类食物的信号SIPS，整合“远缘油菜蜜及油菜蜜类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的完整版的原子核制度，与开始之前提供的“自花油菜蜜及油菜蜜类食物SCR-SRK-FER-ROS”制度一致构成“种内-种相隔离一致性3d模型”，处理好了短期开始“动植物是怎样时形成种内异交与种间基因遗传完整版的性”的超进化怪物学的问题。

拜谱总结ppt

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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参阅论文

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