御谷（Pennisetum glaucum），又名珍珠栗，是全球重要的粮饲兼用作物，因其具备耐旱、耐贫瘠的特性，在干旱半干旱地区的粮食安全与畜牧业发展中具有重要战略地位。细胞质雄性不育（CMS）是作物杂交育种的 “核心钥匙”，能高效实现三系配套杂交种制种，显著提高作物产量与抗性。长期以来，我国御谷不育系依赖进口，且存在育性逆转等问题，相关CMS 分子机制研究较为薄弱。
近日，畜牧所草遗传育种与生态应用创新团队在《The Crop Journal》（中科院一区）在线发表了题为“Mitogenomic comparison identifies rpl16 as a CMS driver via ROS dysregulation in pearl millet”的研究论文，为御谷三系配套杂交育种提供重要支撑。
该研究以团队具有自主知识产权、不育性稳定的御谷CMS 系L23A 及其保持系L23B 为研究对象，利用Illumina 与PacBio 高通量测序技术，首次完成了两者线粒体基因组的测序与高质量组装。比较分析显示，L23A与L23B在线粒体基因组大小（分别为443,484
bp 和437,776
bp）、GC含量（44.08% vs.
43.08%）、基因数量（32 vs. 37）、重复序列和密码子使用偏好性等方面均存在差异。对线粒体差异基因定量分析发现，L23A中特异存在的rpl16基因花序中高表达。进一步通过水稻转基因实验验证，发现过量表达rpl16会导致花粉败育和穗粒数减少。对花药细胞学观察和ROS染色结果表明，L23A花药在发育早期即出现ROS异常积累和绒毡层提前降解。酵母双杂交试验揭示，RPL16蛋白与复合体I亚基NDUFV1互作，可能通过降低NDUFV1蛋白活性，影响线粒体电子传递链功能，最终导致ROS爆发和花粉发育障碍。该研究为御谷CMS育种提供了关键依据，对推动珍珠粟杂交育种发展具有重要意义。
该研究以江苏省农业科学院为第一完成单位，博士后谭真真为第一作者，钟小仙研究员为通讯作者，研究获得江苏省卓越博士后计划（2024ZB830）与江苏省农业科学院牧草种质资源库的资助。