综述：开花植物自交不亲和性的分子机制与遗传调控：对作物改良和进化生物学的启示

（编辑推荐）本综述系统阐释了开花植物自交不亲和性（Self-Incompatibility, SI）的分子机制与进化意义，重点解析了S-RNase（茄科）、PrsS-PrpS（罂粟科）和SRK-SCR（十字花科）等关键识别系统，探讨了基因复制、多倍化及表观遗传修饰对SI多样性的塑造作用，并展望了CRISPR/Cas9等基因编辑技术在作物自交亲和性育种中的应用前景。

　　

自交不亲和性的生物学意义

自交不亲和性（SI）是开花植物通过特异性识别阻止自体受精的精密机制，其通过促进异交显著提升种群遗传多样性。研究表明，SI在茄科（Solanaceae）、罂粟科（Papaveraceae）和十字花科（Brassicaceae）等类群中多次独立进化，涉及高度分化的分子识别系统。

关键分子机制与通路

1. 茄科的S-RNase系统
雌蕊S位点编码的S-RNase_ase通过降解自体花粉rRNA实现抑制作用，而SLF（S-locus F-box）蛋白家族成员可特异性识别并泛素化异己S-RNase，形成"协同非自我识别"模型。

2. 罂粟科的PrsS-PrpS互作
花粉膜蛋白PrpS（Papaver rhoeas pollen S）与雌蕊分泌蛋白PrsS结合后触发Ca²⁺信号级联，导致花粉管生长受阻。该系统的快速进化与基因重组事件密切相关。

3. 十字花科的SRK-SCR模块
雌蕊S位点受体激酶（SRK）通过识别花粉分泌的SCR/SP11小肽激活自磷酸化，启动下游MLPK（M-locus protein kinase）信号通路，最终抑制相容花粉管穿透柱头。

进化驱动与表观调控

全基因组复制（WGD）事件为SI新功能化提供遗传素材，如茄科中SLF基因家族的扩张。表观修饰（如DNA甲基化）可沉默S位点基因，导致天然自交亲和（SC）表型，这为作物育种提供了天然模板。

农业应用前景

利用CRISPR/Cas9靶向编辑SI相关基因（如敲除SRK或SCR）已成功实现甘蓝型油菜的自交亲和性转化。分子标记辅助选择（MAS）可快速筛选SC突变体，显著提升杂交种纯度。未来研究需关注SI系统对环境胁迫的响应机制，为气候变化下的作物稳产提供新策略。