开花植物怎样识别本物种的花粉而阻止其他物种的花粉萌发和受精呢？这一过程是由精准的雌性器官和雄性器官之间的相互作用来调控的。花粉与柱头的识别是雌性器官和雄性器官的第一次信息交流，其确保本种属的亲和性花粉水合和萌发，而阻止远源花粉和真菌孢子等萌发。过去几十年中在自交 

亲和（指某一植物的雌雄两性机能正常,但不能进行自花传粉或同一品系内异花传粉）植物阻止自身花粉萌发的机制取得了重要进展，而对于柱头识别亲和性花粉的机制知之甚少。 

2021年4月9日，国家蛋白质科学研究（上海）设施用户华东师范大学生命科学学院李超课题组在Science上发表了题为“PCP-B peptides unlock a stigma peptide–receptor kinase gatingmechanism for pollination”的研究论文，揭示了花粉和柱头相互识别的分子机理。在该工作中，李超课题组以十字花科中的模式植物拟南芥为研究对象，发现花粉通过其覆盖物中的PCP-B小肽竞争柱头中的RALF33小肽，从而抑制柱头中RALF33-FER/ANJ受体激酶信号通路维持的活性氧水平，从而影响花粉水合的分子机理。 

研究发现拟南芥雌蕊柱头的乳突细胞中存在活性氧的积累，授粉能够引起乳突细胞中活性氧水平降低，当对活性氧抑制剂和清除剂饲养的柱头授粉后发现，柱头活性氧水平降低促进花粉水合。来自花粉覆盖物PCP-Bγ 小肽处理野生型柱头能够引起乳突细胞的活性水平降低，对经PCP-Bγ 处理的野生型柱头授粉，发现花粉的水合速率显著加快。柱头乳突细胞中CrRLK1L受体激酶家族成员FER和ANJ突变后也造成柱头乳突细胞活性水平降低，引起花粉水合加快。进一步研究发现， FERONIA和ANJEA作为PCP-Bγ的受体发生相互作用，共同调控柱头活性氧水平影响花粉的水合。 

他们还发现柱头乳突细胞自分泌的RALF33小肽通过FER/ANJ/LLG1－ROP2－RBOHD信号通路引起活性氧产生。而PCP-Bs小肽可以抑制RALF33小肽引起的柱头乳突细胞活性氧水平升高，并且促进花粉在柱头的水合过程。进一步地，通过各种生化实验发现PCP-Bγ小肽能够与FERONIA-RALF33复合物中的FERONIA互作结合，同时将RALF33竞争下来，打破了FERONIA与RALF33的互作结合。 

综上所述，该研究表明，在授粉前柱头乳突细胞通过RALF33－FER/ANJ/LLG1－ROP2－RBOHD信号通路产生活性氧。授粉后，来自花粉的PCP-Bγ小肽与柱头自分泌的RALF33小肽竞争性结合FER/ANJ，阻断乳突细胞中的活性氧产生通路，导致乳突细胞活性氧水平降低，促进花粉的水合。 

花粉小肽抑制柱头受体激酶信号通路调控水合的模式图 

该研究涉及的CrRLK1L受体激酶、RALF小肽、PCP-B小肽、小G蛋白RAC/ROPs和NADPH氧化酶在开花植物中广泛存在，该调控机制可能揭示了一个广泛存在于开花植物中的亲和花粉识别机制。对于更广泛的植物发育领域来说，该发现是植物受体激酶感知和切换不同类型的小肽配体来调控植物发育的又一例证。对于克服远远杂交障碍又迈出重要一步。 

国家蛋白质科学研究（上海）设施质谱系统帮助用户解析了PCP-B小肽内部的复杂的多重S-S结构，为成果提供重要的技术支持，彭超博士为该成果的共同作者。