细胞质雄性不育(CMS)/核育性恢复(Rf)体系是作物杂种优势利用的核心工具,可替代人工去雄、大幅降低杂交制种成本、提升种子纯度,已被广泛应用于主要农作物和园艺作物杂交种的生产中。
茄子是世界重要的蔬菜作物之一,几乎所有的商业品种都是杂交种。然而,目前杂交种子生产主要依赖人工去雄授粉,不仅劳动强度大,成本高,还难以保证种子纯度。茄子CMS主要通过栽培茄与野生茄种间杂交创制,但育性恢复的遗传基础尚未明确。
针对这一关键问题,茄子创新团队联合南京农业大学系统开展了茄子Saet源胞质雄性不育基因和恢复基因的挖掘,为茄子杂交育种提供了理论依据和实用工具。相关研究成果已相继发表于国际著名期刊《Theoretical and Applied Genetics》和《Functional & Integrative Genomics》。

团队成功开展了S. aethiopicum与栽培茄的种间杂交研究,创制了胞质雄性不育系和恢复系。细胞学研究发现,无花粉母细胞是雄性不育发生的原因。线粒体基因组比较发现,种间杂交引起的基因组变异包括基因组大小、结构和拷贝数,确定orf218b为雄性不育相关基因。

通过全基因组重测序和KASP标记分析,成功将恢复基因定位在恢复系6号染色体的118.4 kb区间内。该区间来源于S. aethiopicum的渐渗片段,对应其基因组中约436 kb的区域,由一个含17个PPR基因的基因簇组成。进一步通过转录组、系统发育和蛋白结构分析,筛选出候选育性恢复基因,并开发了与育性共分离的分子标记,可用于茄子CMS/Rf杂交育种中的标记辅助选择,为茄子雄性不育育种利用打下了真正的自主基础。
该研究得到了国家自然科学基金(31672145)、江苏省重点研发计划(BE2021377)和江苏省自然科学基金(BK20181241)等项目的资助。