十字花科藤本植物的远缘有性杂交是园艺作物修复的首要方式，可引出天然的亲缘种的抗逆、抗虫等达标率染色体，但合子间的种间不亲和（SI）天然屏障重要障碍这个阶段。

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位点感觉激酶（SRK）与FERONIA（FER）感觉激酶经过国家宏观调控抗逆性氧（ROS）级别，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），该研究曾基于拜谱菌物提供的亚硝基化淡化组学分析，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的信号氧分子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红传授项目团队发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该实验重要途径平台认定远缘花粉的作用中与SRK紧密结合的配体，效验其在十字花科中的传统性、效果制度化简述在繁育中的广泛应用竞争力。

学习結果

01、体系化预警大分子SIPS的检验

研究团队通过酵母双杂交与抗体积淀-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）族氏的肽类分子，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几年Nature留住的“远缘花粉量电磁波异常”突破缺口。

图1 1种与SRK能够 的功效的种间花粉的作用信号灯的鉴定结论

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的校验

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%，详细说明SIPS是远缘花粉及花粉类食物引起ROS歧视环路的重中之重“启动服务器数字信号”。

图2 SIPS在柱顶中引起ISI反响

03、SIPS的十字花科特男人与SRK切合保手性

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，这些但是再次指明SIPS是十字花科独具特色的远缘花粉及花粉类食物警报。

图3 SIPS就是种被SRK宽泛批准的泛家族性的花粉及花粉类食物网络信号

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS配合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综合的单纯性保证 了不一样的S单倍型的SI绿色植物均可广谱鉴别远缘蜂花粉。

图4 SRK队列多态性不会影响与SIPS的能够 角色

04、研究背景SIPS规则的远缘改良品种攻略

对于下列缘由，实验组织在事先谈到的“促使SRK/FER、排除ROS”战略根基上，合并“讯号-径路双介入”策划方案，进一次发展远缘杂交种错误率：

花粉量侧预防：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，同時确认“弱SI品系淘汰”拉低柱顶基本知识攻击能力，使调查效率更偏态，为非转基因食品组繁育提高了更实用型的科技路劲。

图5 创立效率高的十字花科沉水植物远距离制种管理策略

句子工作小结

本的研究第一次 评定出十字花科远缘花粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物预警SIPS，引入“远缘花粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的完美详细碳原子长效机理，与已经强调的“自小编粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物SCR-SRK-FER-ROS”长效机理相互之间演变成“种内-种每隔离规范模板”，来解决了太久近年来“绿植的是怎样的同时保持种内异交与种间显性基因完美详细性”的超进化生物制品学瓶颈问题。

拜谱个人总结

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，可提供完善成熟的蛋白酶质组学、绘制组学、代谢率组学、转录组学等几组学新产品技术性服务于网络体系，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！

参考价值资料

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