智种资讯在线：11月21日山东农业大学段巧红教授团队在《科学》（Science）在线发表重大成果，成功鉴定出触发十字花科植物远缘生殖隔离的关键花粉信号分子SIPS，解析了远缘花粉与雌蕊柱头的识别机制，并基于此开发出高效的远缘育种技术体系。
此项突破不仅为植物远缘杂交生殖隔离问题提供了全新的理解，也为种业育种带来了前所未有的应用潜力。
突破性发现：SIPS打破远缘杂交屏障
作物驯化是一把“双刃剑”：在选择优良农艺性状的同时，也导致了遗传多样性的降低，尤其是抗病虫、抗逆等抗性基因的丢失。远缘杂交，即让栽培种与野生近缘种“通婚”，是引入这些优异基因、提升栽培种抗逆特性的有效手段。然而，植物进化历程中形成的种间生殖隔离机制，如同一道天堑，严重阻碍了不同物种间的基因交流，让远缘育种工作事倍功半。
在这一机制下，花粉通过与柱头的受体进行高度特异性识别，成功阻止了不同物种间的花粉萌发和受精。然而，段巧红教授团队通过深入研究发现，十字花科植物通过一个名为SIPS的通用花粉信号分子，能够触发柱头防御机制，广泛地抑制远缘花粉的生长。
远缘杂交生殖隔离的表型
这一发现打破了植物育种领域的一个长期难题，为推动远缘杂交育种开辟了新路径。
SIPS-SRK系统：通用的“警报信号”
科学家们一直试图理解为何不同物种的花粉会在柱头面临“身份验证”时被识别和排斥。研究表明，SIPS作为一个“外来者”标识，能够与柱头的SRK受体结合，激活防御机制，抑制远缘花粉的生长。更为重要的是，SIPS不仅仅是针对特定物种的信号，而是一个十字花科植物普遍存在的通用信号。通过这一机制，十字花科植物能够在物种间维持稳定的遗传界限，防止外来基因的入侵。
SIPS-SRK控制的十字花科植物远缘生殖隔离
这一发现对农业育种有着深远的意义。在传统的远缘杂交中，由于生殖隔离，种间杂交的成功率低，许多宝贵的野生基因未能有效引入栽培种。SIPS-SRK系统的发现，使得利用野生近缘种进行作物改良成为可能。研究团队通过突变SIPS，成功打破了白菜与远缘种之间的生殖隔离，显著提高了杂交胚的获得率，为远缘育种提供了新型的高效方法。
理论突破的应用潜力：加速远缘育种进程
从理论到实践，段巧红教授团队不仅揭示了SIPS-SRK信号系统的工作机制，还进一步将其转化为实际的育种策略。他们通过非转基因手段，利用反义寡核苷酸或ROS清除剂，降低柱头的防御能力，使远缘花粉能够顺利完成受精。这一创新策略在与欧洲山芥等物种的杂交中，成功提高了杂交胚的获得率，打破了传统育种方法效率低下的瓶颈。
十字花科作物高效远缘杂交技术体系
对于作物遗传育种而言，这一新技术的应用具有巨大潜力。通过对SIPS信号分子进行干扰，育种者能够快速突破生殖隔离的障碍，利用远缘物种的优良基因进行杂交，提升作物的抗病、抗逆等性状。这为全球农业面临的气候变化、病虫害威胁等问题提供了切实可行的解决方案。
远缘杂交技术突破意味着更多野生基因可以被快速利用，而蔬菜产业恰恰是最需要高效引入抗逆性状的板块——这让我们不得不重新审视中国蔬菜种业与全球的差距。
从“数据反差”看中国种业的“突围之战”
此项理论突破的应用潜力，必须放在全球种业竞争的残酷格局下审视。
一组反差强烈的数据，揭示了我们的处境：
全球格局：蔬菜种子出口额近50亿美元，占全球种子出口总值超30%。其中，欧洲一国独大，贡献66%的份额（32亿美元）。
中国定位：作为全球第二大种业市场，2023年蔬菜种子出口额仅为1.5亿美元。换算之下，在全球每出口100美元的蔬菜种子中，欧洲拿走了66美元，而中国仅贡献不到1美元。
另一组数据，丈量着我们的差距：国内领军企业宁波微萌种业2024年销售额为3.25亿元，这已是国内顶峰。然而，与国际巨头利马格兰旗下的威马米可多（同期销售额19.38亿元）相比，我们的龙头规模仅为对方的六分之一。
这背后的本质，是低水平内卷与高水平垄断的竞争维度的差异。全球巨头通过“技术+资本+专利”构建了极高的行业壁垒。
提升路径：SIPS如何成为“破局”的利刃提升路
蔬菜育种面临天然复杂性：作物种类繁多、性状需求各异、生长周期不同。与此同时，跨国公司的“专利围墙”愈筑愈高。它们囤积遗传资源与关键技术（如最新Keygene的无激素再生技术），仅潜在的法律纠纷就足以扼杀后来的创新。
在此背景下，SIPS-SRK机制的发现，其战略价值空前凸显：它是一条潜在的“专利绕行之路”。这是一项源于基础研究的底层机制发现，为我们开发具有自主知识产权的育种技术体系提供了核心基础，有望帮助中国种业在十字花科领域，绕开巨头设置的专利雷区。
它是一座“高效育种的桥梁”。该技术有望将远缘杂交从“偶然”变为“常态”。我们可以精准、快速地将野生种中蕴藏的抗根肿病、抗黄萎病、耐寒耐旱等优异基因，导入到白菜、甘蓝、油菜等主要栽培种中，大幅缩短育种周期。
智种评论
SIPS-SRK机制的发现，为我们打开了一扇充满机遇的窗口。然而，从科学先机到产业胜势，我们仍需清醒地面对多重挑战：技术稳定性是首要关卡，必须在多变的大田环境中验证其普适性；“非转基因”策略是市场巧棋，为快速产业化与跨国推广扫清了障碍；呼唤“研-企”深度融合，需要种业公司前瞻性投入，共建育种平台以抢占先机；同时，面对跨国公司严密的知识产权布局，我们必须强化自主研发，构建自身的专利护城河。
SIPS-SRK机制的发现，不仅是科学上的突破，更是一次战略性的机遇。它有望引领中国种业在十字花科领域实现跨越式发展，从被动跟随转向主动破局。如果说杂交育种是20世纪的农业革命，那么精准打破生殖隔离，实现跨物种的‘基因自由流动’，或将定义21世纪种业竞争的新格局。现在，航路已开通，能否乘风破浪，需要的是整个产业界的胆识、智慧与决心。
论文文章主要作者
左起：硕士生吴丹丹，博士生杨非，博士生崔晓爽，段巧红教授，曹芸运副教授，杨印庆副教授，博士生李书嫣，博士生潘连辉
山东农业大学为论文第一完成单位，园艺学院院长、教育部重大人才工程入选者段巧红教授为论文最后通讯作者，美国马萨诸塞大学Alice Y. Cheung教授为共同通讯作者，曹芸运副教授、博士生崔晓爽、杨印庆副教授为共同第一作者。河南省农业科学院张晓伟研究员、原玉香研究员、魏小春研究员，山东华良种业有限公司孙西海、陈明明参与该项研究。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、国家重点研发子课题等项目的资助。
