十字花科草本植物的远缘混种杂交是饲料作物修复的的关键手段，可引出野外亲缘种的抗逆、抗虫等发芽势基因遗传，但合子间的种间不亲和（SI）防御系统明显阻拦一种历程。

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）蛋白激酶激酶使用调空生物氧（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表达组学分析，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量信号灯分子式始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红教援项目团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该探讨指在系統技术鉴定远缘花粉的作用中与SRK相结合的配体，核实其在十字花科中的固执性、作用机制化和其在生物育种中的应运潜能。

实验导致

01、核心内容手机信号氧分子SIPS的鉴定结论

研究团队通过酵母双杂交与抗体沉淀物-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白酶同源物）家庭的肽类分子，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，添充了2025年Nature留住的“远缘花粉的作用移动信号错误”开口。

图1 本身与SRK能够 做用的种间花粉量卫星信号的检测

02、SIPS-SRK-FER-ROS径路的安全验证

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%，说明怎么写SIPS是远缘花粉及花粉类食物触及ROS反感径路的根本“开机启动预警”。

图2 SIPS在柱座中引起ISI体现

03、SIPS的十字花科活性聊天与SRK配合传统性

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，这类可是第一回明确责任SIPS是十字花科象征性的远缘花粉量数字信号。

图3 SIPS就是一种被SRK非常广泛认同的泛宗族花粉量电磁波

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS结合起来SRK的保手区。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运用的保手性保障了各不相同S单倍型的SI观赏植物均可广谱辨认远缘花粉的作用。

图4 SRK字段多态性不引响与SIPS的相护影响

04、体系结构SIPS逻辑的远缘杂交育种策略

依托于可以达到考核机制，论述团队合作在时候提供的“遏制SRK/FER、除掉ROS”对策根本上，划分“预警-通道双介入”计划，进一歩升高远缘杂交种吸收率：

花粉量侧介入：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。

柱顶侧优化系统：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，的同时使用“弱SI品系选择”降低柱顶基本知识攻击能力水平，使行为矫正功效更特殊，为非转什么是基因生物育种保证了更应用的能力文件目录。

图5 搭建高效率的十字花科蕨类植物远程关机繁育营销策略

篇文章总结

本的研究首个认定出十字花科远缘花粉的作用及花粉的作用类食物讯号SIPS，共建“远缘花粉的作用及花粉的作用类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的齐全原子核体系，与过后提出了的“自小编粉的作用及花粉的作用类食物SCR-SRK-FER-ROS”体系联合成型“种内-种间断离统一性类别”，消除了太久近些年“沉水植物如果时候维系种内异交与种间隔代遗传齐全性”的更新换代生物工程学薄弱环节。

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。

拜谱海洋生物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的球蛋白组学、修饰语组学、代谢率组学、转录组学等多个学服務枝术服務网络体系，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！

分类文章

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