线粒体嵌合基因调控棉花细胞质雄性不育的作用机制

近日，中国农业科学院棉花研究所棉花高产育种创新团队揭示了线粒体嵌合基因orf610a通过破坏ATP合酶组装进而导致棉花不育系花粉败育的作用机制。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志（Plant Biotechnology Journal）》上。

哈克尼西棉细胞质雄性不育系在不同环境条件下均表现出稳定的无花粉、完全败育特征，在棉花“三系”杂交育种中具有广阔的应用前景。因此，鉴定哈克尼西棉细胞质雄性不育候选基因功能并解析不育系花粉败育的作用机制，对推动不育系简化制种技术在棉花杂交育种中大面积应用具有重要意义。

该研究发现，在棉花中过表达线粒体嵌合基因orf610a会导致花药绒毡层和小孢子细胞发育异常，最终表现为花粉量减少、花粉活性降低，自交棉铃产生大量不孕籽。进一步研究发现，orf610a蛋白可与线粒体呼吸链中ATP合酶亚基D互作，造成ATP合酶活性显著降低，破坏了线粒体的正常功能和能量产生，最终导致棉花雄性不育。研究结果为深入揭示棉花细胞质雄性不育及其育性恢复机理奠定了理论基础，对生产上选育强优势棉花“三系”杂交种具有指导作用。

该研究得到河南省自然科学基金和国家自然科学基金等项目的资助。（通讯员 梁冰）

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70105