十字花科树木的远缘升级品种是经济作物升级的重要性手段，可引用野生穿山甲亲缘种的抗逆、抵抗等优异基因遗传，但合子间的种间不亲和（SI）防线重要阻挡此时。

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）蛋白激酶激酶借助调节作用化学活化氧（ROS）水平方向，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态学提供的亚硝基化装饰组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘油菜蜜讯号团伙始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教学的团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该科研有赖于系统软件亲子鉴定远缘花粉的作用中与SRK整合的配体，校验其在十字花科中的固执性、工作系统简述在选育中的软件实力。

探索后果

01、重要预警分子式SIPS的判定

研究团队通过酵母双杂交与免疫细胞凝固-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和核蛋白同源物）家族式的肽类分子，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202五年Nature剩下的“远缘油菜蜜信息还不确定”缺陷。

图1 这种与SRK互相功效的种间花粉的作用的信号的技术鉴定

02、SIPS-SRK-FER-ROS信号通路的安全验证

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%，描述SIPS是远缘花粉量触及ROS排挤径路的重中之重“运行4g信号”。

图2 SIPS在柱子中闪避ISI的反应

03、SIPS的十字花科炎症因子聊天与SRK综合单纯性

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，某种但是内容中第一次要明确SIPS是十字花科标志性的远缘花粉的作用警报。

图3 SIPS是种被SRK广大力支持的泛家族网花粉及花粉类食物卫星信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS运用SRK的传统区。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切合的传统性狠抓了不同于S单倍型的SI树种均可广谱甄别远缘蜂花粉。

图4 SRK编码序列多态性不引响与SIPS的充分影响

04、系统设计SIPS工作机制的远缘有性杂交营销策略

研究探讨背景给出措施，研究探讨技术团队在时候提出来的“克制SRK/FER、除掉ROS”攻略 基本上，汇总“走势-径路双调查”细则，进一次升降远缘交配热效率：

花粉的作用侧调查：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。

花托侧推广：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，另外采用“弱SI品系筛分”缩减柱子核心防御力技巧水平，使行为矫正效率更显著性，为非转基因水稻组选育给予了更实惠的技巧路径分析。

图5 建立起高效能的十字花科仿真植物远程登陆制种方式

文章标题总结ppt

本分析头次鉴定会出十字花科远缘花粉及花粉类食物量的信号SIPS，打造“远缘花粉及花粉类食物量SIPS-SRK-FER-ROS”的详尽氧分子机理，与以前提供 的“自小编粉及花粉类食物量SCR-SRK-FER-ROS”机理共同体确立“种内-种间断离规范建模 ”，应对了长时来党“仿真植物如何才能也保持种内异交与种间遗传基因详尽性”的繁衍生物制品学难以解决的问题。

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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规范文章

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