十字花科花草的远缘杂交种是粮食作物改进的核心行业，可带来纯天然亲缘种的抗逆、抗病性等优质基因组，但合子间的种间不亲和（SI）防线可怕拘束此种时候。

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位点多巴胺肾上腺素受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺肾上腺素受体激酶按照调节灵活性氧（ROS）程度，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学提供的亚硝基化修饰语组学分析，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信息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，段巧红讲解公司发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该钻研契机系统判定远缘花粉及花粉类食物中与SRK整合的配体，查证其在十字花科中的固执性、功能模块制度化还有其在制种中的运用升值空间。

钻研没想到

01、目标数据信号团伙SIPS的技术鉴定

研究团队通过酵母双杂交与免疫性放置-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白质同源物）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，填平了202一年Nature留住的“远缘花粉的作用电磁波末知”开口。

图1 种与SRK共同意义的种间油菜蜜信息的签别

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的检验

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%，解释SIPS是远缘花粉量勾起ROS排异反应环路的要素“加载数据信息”。

图2 SIPS在花托中打断ISI现象

03、SIPS的十字花科特女性朋友与SRK依照传统性

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，哪一没想到本次制定SIPS是十字花科代表性的远缘花粉的作用网络信号。

图3 SIPS不是种被SRK常见承认的泛家庭蜂花粉数据信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS通过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配合的传统性有效确保了与众不同S单倍型的SI观赏植物均可广谱正常识别远缘花粉量。

图4 SRK编码序列多态性不的影响与SIPS的间接目的

04、体系结构SIPS制度化的远缘杂交种管理策略

系统设计所述体制，设计专业团体在前一天入宪的“克制SRK/FER、清楚ROS”思路基本条件上，转入“数据信息-通道双纠正”解决方案，进一次优化远缘混种速率：

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。

花托侧系统优化：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，时候根据“弱SI品系淘汰”有效降低花托框架防卫情况，使应对结果更有明显，为非转染色体选育带来了更常见的的技术相对路径。

图5 组建更高效的十字花科动植物远战选育方式

散文个人总结

本钻研首先签别出十字花科远缘花粉量及花粉量类食物网络信号SIPS，倡导“远缘花粉量及花粉量类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的完美原子核新机制化，与此前推出的“自小编粉量及花粉量类食物SCR-SRK-FER-ROS”新机制化互相出现“种内-种隔断离协调模板”，很好解决了不断的话“沉水植物该如何另外确保种内异交与种间基因遗传规律完美性”的繁衍怪物学难处。

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。

拜谱生物制品作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的氨基酸质组学、遮盖组学、产生组学、转录组学等几组学厂品技术工艺售后服务标准，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！

规范论文

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