十字花科沉水植物的远缘杂交种是粮食作物改善的关键所在方式，可构建野山亲缘种的抗逆、抗病性等发芽势染色体，但合子间的种间不亲和（SI）第一道防线特别严重影响这一种方式。

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）感觉激酶使用管控亲水性氧（ROS）平行，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），该研究曾基于拜谱动物提供的亚硝基化遮盖组学分析，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移动信号原子核始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红客座教授销售团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探索主要是控制系统司法鉴定远缘花粉的作用中与SRK切合的配体，印证其在十字花科中的单纯性、特点制度化非常在繁育中的使用潜力股。

调查然而

01、体系化手机信号氧分子SIPS的评定

研究团队通过酵母双杂交与免疫性水解-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和球蛋白同源物）家族性的的肽类分子，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，填满了202三年Nature写下的“远缘花粉及花粉类食物预警末知”拐点。

图1 一款与SRK互为用的种间油菜蜜信息的认定

02、SIPS-SRK-FER-ROS通道的认证

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%，详细说明SIPS是远缘蜂花粉勾起ROS孤立信号灯通路的关键所在“再启动信号灯”。

图2 SIPS在柱座中触及ISI体现

03、SIPS的十字花科特情人与SRK融入保手性

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，这种数据时需清晰SIPS是十字花科具有的远缘花粉量预警。

图3 SIPS是种被SRK大范围认同感的泛氏族油菜蜜警报

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搭配的盲瘘性为了确保了其他S单倍型的SI作物均可广谱面部识别远缘花粉量。

图4 SRK编码序列多态性不直接影响与SIPS的双方功效

04、特征提取SIPS制度化的远缘杂交育种政策

为这些制度，深入分析管理团队在事先做出的“调控SRK/FER、清空ROS”原则核心上，新开“预警-径路双认知”设计，进三步不断提升远缘杂交育种效果：

花粉及花粉类食物侧调控：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，互相按照“弱SI品系选择”较低花托的基础暴击质量，使干涉感觉更明显，为非转dna繁育作为了更使用的高技术方向。

图5 树立有效率的十字花科藤本植物远程访问制种方案

散文个人总结

本理论研究时需认定出十字花科远缘花粉及花粉类食物量电磁波SIPS，共建“远缘花粉及花粉类食物量SIPS-SRK-FER-ROS”的详细详细原子工作原则，与此前系统阐述的“自小编粉及花粉类食物量SCR-SRK-FER-ROS”工作原则互相进行“种内-种时间间隔离大一统建模方法”，处理了长期性一来“动植物如何才能此外长期保持种内异交与种间遗传性详细详细性”的演变生物制品学难事。

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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关联性论文资料

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