超过60%的被子植物自交不亲和，即近亲不能“婚配”。雌蕊能够分辨出一颗落在柱头上的花粉是不是“自家人”，那么随后，雌蕊启动了怎样的响应机制阻止自家花粉受精呢？
5月19日，《当代生物学》在线发表了山东农业大学园艺科学与工程学院教授段巧红团队的最新成果，他们以十字花科大白菜为研究对象，从自花花粉与异花花粉引起柱头不同的生理变化入手，发现自花授粉特异性升高柱头活性氧，而异花授粉导致柱头活性氧降低，且证实了活性氧是维持大白菜自交不亲和的必需因素，解析了植物抑制自花花粉以防止“近亲婚配”的分子机制。
之前研究发现，自花花粉的识别依赖于花粉中SP11/SCR配体与柱头乳突细胞细胞膜上的SRK受体特异性结合，从而引发乳突细胞内部发生一系列反应，并最终阻止自花花粉的水合、萌发与生长。“十字花科柱头是干柱头，花粉的萌发依赖于柱头乳突细胞运送的水分和营养分子，而柱头识别出自花花粉后，会阻止这些亲和因子的运送，因此不能支持自花花粉的萌发和生长。
”论文通讯作者段巧红告诉《中国科学报》，十字花科是否存在柱头对自花花粉的抑制因子及其分子机制，此前还不清楚。
研究团队首次利用反义寡核苷酸处理大白菜柱头，特异性抑制相关基因的表达，从而使大白菜丧失自交不亲和性，自花花粉得以生长。
利用上述巧妙的实验设计，团队发现，柱头活性氧是由NADPH氧化酶这个基因家族的活性氧合成酶（呼吸爆发氧化酶Rbohs）合成的，且活性氧在自花授粉后1分钟内就显著升高，说明其活性氧合成酶的酶活性被自花花粉迅速激活。该团队进而发现，活性氧合成酶受到上游调控因子Rac/ROP小G蛋白及细胞表面受体激酶FERONIA的调控。
抑制该信号通路则阻止自花授粉引起的柱头活性氧升高，使柱头不再抑制自花花粉的萌发和生长。段巧红说，这表明FERONIA-Rac/ROP-Rboh这个信号通路模块在调控大白菜自交不亲和过程中发挥着不可或缺的作用。
段巧红团队的这项成果，明确揭示了柱头活性氧对十字花科植物大白菜自交不亲和的正调控作用，及自花花粉通过FERONIA这个受体激酶信号通路，激活柱头乳突细胞产生活性氧，从而抑制自花花粉的萌发与生长。“这是一个非常有趣和重要的发现，为花粉与柱头相互作用这一研究领域开辟了一个新的方向。”任海云说，期待下一步的研究能够回答自花花粉如何激活FERONIA信号通路，以及花粉与柱头互作的诸多未知问题。
自交不亲和这种有趣且非常有用的现象，在超过60%的被子植物中都存在，涉及320多个科、3000多种植物，其中以十字花科植物最为普遍。段巧红介绍，在植物，特别是在十字花科蔬菜作物育种中，可利用这种特性选育遗传上稳定的自交不亲和系，从而不用去雄就能生产杂交种子，以利用杂种优势。
国家大宗蔬菜产业技术体系大白菜遗传改良岗位科学家张凤兰在接受《中国科学报》采访时说，我国从上世纪70年代中期开始大白菜杂种优势的利用研究，选育自交不亲和系生产大白菜杂交种，育成了上千个品种并在生产中推广应用。
段巧红团队发现，甘蓝、萝卜与大白菜一样，自交也导致柱头活性氧的升高，降低柱头活性氧则丧失自交不亲和能力。
这表明通过活性氧抑制自花花粉这种自交不亲和调控机制，在包括大白菜、甘蓝、萝卜等蔬菜作物与油菜等油料作物的十字花科植物中是非常保守的。段巧红团队已经开发出新的繁种技术，即通过喷施活性氧清除剂，降低柱头活性氧含量，打破自交不亲和，促进自交结籽。目前已经获得两项国家发明专利，正在进行大田实验以应用到育种实践中。