趙國龍 林春晶 金東淳 張春寶

（1. 延邊大學農學院，延吉 133000；2. 吉林省農業(yè)科學院大豆研究所，長春 130033）

雜種優(yōu)勢（Heterosis）指具有不同遺傳性狀的兩個純系父母本雜交產生子一代，即雜交種，其后代在抗逆性、抗病性、適應性、生長以及品質和產量等方面均優(yōu)于父母本的生物現(xiàn)象［1］。由于全球人口不斷增加，可耕地面積有限，通過作物雜種優(yōu)勢利用，可大幅提升農作物的產量和品質，提高土地利用效率和產出［2-3］。雜種優(yōu)勢利用一般都基于雄性不育系統(tǒng)，在作物中應用最多的是細胞質雄性不育（Cytoplasmic male sterility，CMS）系統(tǒng)，其由不育系、保持系和恢復系構成，不育系和恢復系雜交F1代，即為雜交種。細胞質雄性不育是因為線粒體基因和核基因互作，導致不育系不能產生有活力的花粉或花粉絨氈層異構化發(fā)生敗育，而恢復系中細胞核恢復基因（Fertility restorer gene，Rf）編碼的線粒體靶向蛋白可以影響不育基因轉錄和翻譯，從而使得育性恢復［4］。

在恢復系選育過程中，Rf基因的有無主要通過引進資源與母本逐個測交來檢測，費時費力。精細定位并克隆Rf 基因，利用分子標記技術輔助選育（Marker assisted selection，MAS）或轉基因、基因編輯等手段人工創(chuàng)制恢復系，可以提升恢復系的選育進程，縮短雜交種選育周期。因此，本文針對主要農作物Rf 基因的遺傳模式、分子標記定位、克隆的研究進展及利用CMS/Rf系統(tǒng)在作物雜交種創(chuàng)制中的應用進行了論述。

1 主要作物Rf 基因的遺傳模式

成功選育雜交“三系”中的恢復系是創(chuàng)制雜交種的重要一環(huán)，而研究恢復基因的遺傳模式是選育強恢復系的理論基礎。CMS 的育性恢復基因的遺傳模式有兩種，即以孢子體不育胞質為基礎的遺傳模式和以配子體不育胞質為基礎的遺傳模式。以孢子體不育胞質為母本，若恢復其育性的基因由1 對基因控制，則其后代的分離比為3∶1，依次類推。以配子體不育胞質為母本，若恢復其育性的基因由1對基因控制，則其后代的分離比為1∶1，依次類推。由于其受體母本和決定基因的差異，導致對應的Rf基因的遺傳方式也有所差異［5-7］。對此，針對國內外主要農作物不育細胞質類型及對應的Rf基因進行歸納，如表1 所示。

2 主要作物Rf 基因的定位及克隆

CMS/Rf 系統(tǒng)可以經濟且有效地生產雜交種，其育性可以被Rf基因恢復。研究者通過構建臨時分離群體或永久性分離群體對相關Rf基因進行定位。隨著分子技術、基因組學和測序技術的深入，現(xiàn)已獲得了大量與水稻、玉米等主要作物Rf基因連鎖的標記，其中有12 個Rf基因被克隆鑒定。這些Rf基因大多屬于PPR 基因家族，其編碼的PPR 蛋白通過影響不育基因的轉錄本和翻譯產物致使育性恢復。因此，精細定位和克隆Rf基因可以為創(chuàng)制有效的強恢復系創(chuàng)造基礎條件。下面具體闡述主要作物Rf基因的定位和克隆。

2.1 水稻（Oryza sativa）主要類型Rf基因的定位與克隆

表1 主要作物中常見不育細胞質類型及其恢復基因

水稻目前已經有超過60 種不育胞質被報道，研究和應用最多的是野敗型（CMS-WA）、紅蓮型（CMS-HL）和包臺型（CMS-BT）［35］。對應的恢復系也種類繁多，但其攜帶的Rf基因不盡相同。大量研究證明，水稻的主效Rf基因集中定位于1、8 和10號染色體上，部分基因已被克隆。這為水稻恢復系MAS 和定向創(chuàng)制提供理論基礎。

2.1.1 CMS-WA 型 CMS-WA 型水稻的Rf基因研究是最多且最深入的?，F(xiàn)今一般認為CMS-WA 育性恢復以2 對主效基因控制。Bharaj 等［36］最先鑒定出了兩個恢復基因Rf-WA-1（主效）和Rf-WA-2（微效），其分別定位于7 號和10 號染色體上。隨后，景潤春等［9］在恢復系IR24 中也檢測到2 對主效基因，即Rf3和Rf4，通過ISSR 和SSLP 標記定位到1 號和10 號染色體上。此外，Balaji 等［37］，Cai 等［10］也利用不同的材料，分別通過InDel 和SSSL 標記將Rf3，Rf4基因定位在1 號和10 號染色體上，其中Rf3的效應大于Rf4且存在一定的加性效應。但有學者在7號染色體上僅定位獲得1 對野敗型育性Rf基因，且于RM182 緊密連鎖［38］。Kazama 等［39］基于圖位克隆法鑒定了CMS-WA 型水稻的Rf4基因，其含有多個PPR 基序，通過減少orf352基因的轉錄本，從而恢復花粉生育力。Tang 等［40］也通過圖位克隆法獲得3 個Rf4候選基因，最終通過農桿菌轉化驗證了PPR9-782-M基因為Rf4基因，其編碼782 個氨基酸，具有育性恢復的能力。

2.1.2 CMS-HL 型 CMS-HL 型不育細胞質從紅芒野生稻中選育而來，是配子體不育類型。目前認為CMS-HL 育性恢復受1 對主效基因控制。已定位發(fā)現(xiàn)的Rf基因 有Rf5和Rf6。Liu 等［11］利用RFLP、RAP 和SSR 標記將密陽23 中的Rf5定位于10 號染色體的RM5456 和RM171 標記之間，兩標記的遺傳距離為5.57 cM。Huang 等［41］將Rf6基因定位于8 號染色體的RM407 和SNP32，其物理距離為16.8 kb。目前Rf5和Rf6基因已被克隆和鑒定，Rf5與CMS-BT 的Rf1a基因很相似，但Rf5編碼的蛋白在剪切atp6-orfH79轉錄本時具有不同的方式；Rf6可以編碼894 個氨基酸，并含有20 個PPR 基序［41-42］。

2.1.3 CMS-BT 型 CMS-BT 型水稻與HL 型類似，屬于配子體不育類型。目前已定位克隆了1 對Rf基因，即Rf1，其位于10 號染色體上。1975 年由Shinjyo 最先檢測到Rf1基因。之后不同學者的相關研究，得出了一致的結論。例如，Komori 等［43］利用穩(wěn)定的RFLP 標記將Rf1基因精細定位到10 號染色體的S12564Tsp509I 和C1361MwoI 之間，其遺傳距離僅有0.3 cM。Wang 等［44］通過圖位克隆法獲得了Rf1基因，研究表明Rf1基因中含有多個重復的PPR 基序，其基因座中有2 個完整的開放閱讀框，即Rf-1a，Rf-1b。其編碼的線粒體靶向蛋白作用于atp6-orf79基因上，使mRNA 降解，從而減少毒性蛋白，最終恢復不育系育性。

2.2 玉米（Zea mays）主要類型Rf基因的定位與克隆

玉米CMS 距今已經有超過40 種不育胞質，大致有CMS-T、S、C 型3 個組群［45］，其CMS/Rf 系統(tǒng)也是應用最成功的作物之一。結合全基因組關聯(lián)分析得出，玉米的主效Rf基因有5 個，即Rf1～Rf5，其主要分布在2、3、5、8 和9 號染色體上，這為玉米Rf基因的克隆指明了方向。

2.2.1 CMS-T 型 CMS-T 型玉米是孢子體不育類型。目前研究證明的T 型Rf基因有Rf1和Rf2，且存在互補效應。Wise 等［13］最先利用RFLP 分子標記將Rf1基因定位于3 號染色體的umc97 和umc92 之間；Rf2基因定位于9 號染色體的umc153 和sus1 之間。Cui 等［46］通過轉座子標簽法克隆到CMS-T 型玉米的第一個Rf基因Rf2，序列表明Rf2編碼的蛋白不含PPR，而是一種存在兩個基因座的乙醛脫氫酶，推測其通過影響線粒體的功能致使育性恢復。

2.2.2 CMS-S 型 CMS-S 型玉米是配子體不育類型，其育性易受環(huán)境因素的影響，僅靠1 對Rf3基因控制育性恢復。Kamps 等［47］最先利用RFLP 標記檢測定位到位于2 號染色體上的Rf3基因，與其緊密連鎖的標記為whp 和bnl17.14，兩標記相距10.7 cM。Zhang 等［15］利 用SSR、AFLP、SCAR、CAPS 等 標記進行篩選，結果表明，Rf3基因位于2 號染色體長臂上的E7P6 和Scare12M7 之間，遺傳距離分別為0.9 cM 和1.8 cM［15］。李鵬等［48］根據SSR 標記獲得了與Rf3基因緊密連鎖的標記A165 和CG2，此區(qū)間僅有兩個完整的基因，推測其中一個可能為Rf3基因。李文明［49］采用SSR 標記結合SNP 標記篩選，將Rf3基因定位于2 號染色體的SNP-234011 至SNP-227652 之間，其間包含641 kb，并存在6 個線粒體靶向基因。李鵬等［48］進一步通過定位結果推測GRMZM2G450166基因可能是Rf3基因，其序列編碼一個由814 個氨基酸組成的PPR 家族蛋白，預測此蛋白可以降解不育基因orf355/orf77轉錄的mRNA，從而恢復花粉的育性，并進一步構建載體通過轉基因技術驗證其功能。但是，目前Rf3基因仍未明確被克隆。

2.2.3 CMS-C 型 目前在CMS-C 型玉米中已發(fā)現(xiàn)了位于8 號和5 號染色體上的Rf4和Rf5，且二者存在加性效應。Rf4恢復能力明顯強于Rf5。劉偉華等［50］通過SSR 標記和InDel 標記，將Rf4基因定位在umc1483 和8 號染色體短臂末端之間。邵可可等［16］同樣利用SSR、InDel 標記進行篩選，將Rf4基因精細定位在8 號染色體的X-21-1 與X-33 之間，其間僅有60 kb。牟碧濤等［51］證明Z16 中存在1對恢復基因，并獲得與Rf5基因緊密連鎖的標記為B-1。Liu 等［52］在A619 中發(fā)現(xiàn)了與Rf5不同的基因Rf*-A619。孫玲凌［53］，邵可可［16］分別利用轉座子標簽法和圖位克隆法克隆了Rf4基因，Rf4基因不含PPR 基序也沒有發(fā)現(xiàn)線粒體靶向信號肽，是RNA 聚合酶Ⅱ的轉錄因子，但其如何解除不育基因產生的毒性蛋白，還需進一步探究。

2.3 小麥（Triticum aestivuml）主要類型Rf基因的定位與克隆

小麥作為第三大糧食作物，屬自花授粉的六倍體作物，其基因組比較龐大且復雜，因此小麥的CMS 系統(tǒng)研究相對困難。目前，研究最多的主要是CMS-T、K 和V 型3 種，現(xiàn)已檢測和定位的Rf基因已經超過16 個。經Rf基因的逐步解析，方便了強恢復系的選育，有效的解決了恢復系稀少的問題。

2.3.1 CMS-K 型 CMS-K 型小麥的不育胞質源于粘果山羊草，是最有潛力的配子體不育類型，但其對應的強恢復系較少，這是限制CMS-K 型小麥應用的主要因素。因此，定位并克隆CMS-K 型Rf基因有助于其雜交系統(tǒng)在生產上的應用。現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)和定位的CMS-K 型Rf基因是位于1BS 和2BL 上的Rfk1和Rfk2。詹克慧［54］研究表明，Rfk1與Rfk2有疊加效應，Rfk1基 因 定 位 在1BS 染 色 體 的Xgwm11 和Xgwm347 之 間，Rfk2基 因 定 位 在2BL 染 色 體 的Xgwm526 附近。孫文鑫［17］對這兩個主效Rf基因進行定位，而且證明了Rfk1恢復力強于Rfk2，但Rfk1與Rfk2的克隆還未見報道。

2.3.2 CMS-T 型 CMS-T 型小麥的不育胞質源于提莫菲維小麥，是不育胞質最穩(wěn)定且應用最廣的小麥類型。目前已報道的T 型恢復系中的Rf基因共有11 個，即Rf1-Rf11。近年來，關榮霞等［55］利用ISSR 和SSR 標記篩選，將Rf6基因標定在UBC-808 和UBC-848 之 間。李 志 寬 等［18］利 用196 對SSR 和ISSR 標 記 將Rf1定 位 在6BS 的Xgwm193 和Xgwm1079 之 間；Rf4定 位 在1AS 的Xgwm7062 和Xgwm136 之間。Sinha 等［56］發(fā)現(xiàn)了一個新的恢復基因Rf8，其位于2DS 上的Xwmc503 與Xgwm296 之間。段陽［57］選取SSR 和EST-STS 標記，將Rf3定位在1BS 的Xfba329 和BE425889 之間，遺傳距離為2.4 cM 和1.7 cM。些定位研究為相關Rf基因的克隆奠定基礎。

2.3.3 CMS-V 型及其他類型 除了上述兩種常用的不育類型外，研究較多的類型有CMS-V 型、CMSAL 型和CMS-BNS 型等。石運慶等［19］在CMS-V 型恢復系濟南13 的1B 染色體上檢測到Rfv1基因，獲得了4 個連鎖的SSR 標記，遺傳距離均小于9 cM。桂安勝［58］以CMS-AL 型材料為親本，利用BAS 法結合SSR 標記將Rf基因定位在1B 染色體的Xgwm413 和Xbarc8 之間。孫慧慧等［59］利用SSR 標記在CMS-BNS 型小麥恢復系中國春中發(fā)現(xiàn)位于1A染色體上的1 個主效Rf基因位點，但未定位到具體位置。

2.4 大豆（Glycine max）主要類型Rf基因的定位與克隆

大豆屬油糧兼用作物，雜種優(yōu)勢利用相比水稻、玉米起步較晚，Rf基因的定位研究也甚少。目前報道的大豆CMS 類型主要有CMS-RN、ZD、M 和N 型。近些年來大豆雜種優(yōu)勢利用逐漸成為熱點，其Rf基因的研究也逐漸深入?，F(xiàn)已檢測到的Rf基因出現(xiàn)在3，5，10，16，17 染色體上，均未被克隆。研究者采取的策略也趨向一致，都是通過BSA 法結合SSR標記進行Rf基因的定位，這為探索大豆育性恢復機理、進一步精細定位和克隆，最終應用于實踐生產提供參考。

2.4.1 CMS-RN 型 CMS-RN 型是典型的配子體不育類型，其育性恢復僅靠1 對顯性基因控制。趙麗梅等［20］首次利用SSR 標記，將Rf基因定位于16 號染色體的Satt547 附近。Wang 等［21］進一步將Rf基因縮小至Sctt_011 和Satt547 之間。之后，任良真［6］和王鵬年［60］均以RN 型材料為親本將Rf基因均定位在16 號染色體上，定位區(qū)間在500 kb 左右，其間有8 個PPR 家族基因。

2.4.2 CMS-M 型 CMS-M 型也是配子體不育類型。湯復躍等［5］利用BSA 結合SSR 標記技術將Rf基因定位到5 號染色體上的Satt276 和Satt545 之間，2個標記相距1.15 Mb。但在2016 年，Wang 等［23］利用同樣的親本對Rf基因進行了精細定位，但其位于16 號染色體GmSSR1602 和GmSSR1610 之間的162.4 kb 的區(qū)段內，并非5 號染色體，遺傳距離分別為0.11 cM 和0.25 cM。在此區(qū)域內有19 個ORF，其含7 個PPR 家族基因。其結果與RN 型不育恢復基因的定位區(qū)間相近?？赡茉斐蛇@種結果的原因是分離群體過少或者遺傳背景出現(xiàn)了誤差等。

2.4.3 CMS-N 型及其他類型 CMS-N 型尚未應用于生產，主要用于基礎研究，其Rf基因與前兩種類型都不同。陶銀［61］利用923 對SSR 標記篩選，將Rf基因定位在Sat_084 和Sat_208 之間，兩標記遺傳距離為2.9 cM，物理距離為11.5 Mb。董建生等［24］研究發(fā)現(xiàn)中豆5 號中含有2 對存在疊加效應的Rf基因，通過SSR 標記篩選獲得一個連鎖的標記Satt135，其位于17 號染色體上。李曙光等［62］在10 號染色體上發(fā)現(xiàn)一個新的Rf基因，并定位在Satt311 和Satt477 之間。

除此之外，近年來其他類型的Rf基因也被定位。例如，焦東燕［7］將可以恢復CMS-ZD 型不育系的Rf基因定位在BARCSOYSSR-16-1040 和satt547之間。之后Dong 等［22］通過BSA 結合SSR 標記建立高密度連鎖遺傳圖譜縮小了ZD 型Rf基因的定位區(qū)間，連鎖的標記為BARCSOYSSR-16-1064 和BARCSOYSSR-16-1082，遺傳距離分別為0.59 cM 和0.83 cM。連世超等［63］以山西材料為親本，在1 號染色體上發(fā)現(xiàn)Rf基因。但由于群體數(shù)量較少，遺傳背景復雜，其定位區(qū)間均較大。

2.5 油菜（Brassica napus）主要類型Rf基因的定位與克隆

油菜是重要的油料作物，其雜種優(yōu)勢也比較明顯。現(xiàn)今以CMS-Pol 和CMS-Ogura 系統(tǒng)應用最廣，前一種屬同源CMS，后一種屬異源CMS。目前在油菜中已獲得了與Rf基因連鎖的標記，其中Rfo和Rfp已被克隆。

2.5.1 CMS-Pol 型 CMS-Pol 型油菜育性可被1 對主效Rf基因恢復，即Rfp。Liu 等［30］創(chuàng)建回交群體，經SSR 和SCAR 標記篩選，將Rfp基因精細定位在A9 染色體的Os36 和Brs06 之間，遺傳距離分別為0.1 cM 和0.02 cM，物理距離僅為29.2 kb。此區(qū)間存在7 個完整的ORF，其中ORF2 可以編碼PPR 蛋白，可能是Rfp基因。之后郭秀娟等［29］，羅莉斯等［64］利用BSA 法結合SSR 標記分別獲得Rfp基因緊密連鎖的SSR 標記，即Ol13-E08 和Os31，與Liu 等的定位區(qū)間相近。Liu 等［65］通過圖位克隆法克隆獲得一個編碼PPR 蛋白的基因，即Rfp基因，全長1953 bp，含有15 個PPR 重復單元，通過加工atp6-orf224基因的轉錄本，致使不育系育性恢復。

2.5.2 CMS-Ogur 型及其他類型 CMS-Ogura 型油菜的不育細胞質來源于蘿卜，篩選其恢復系研究者進行了大量的工作，但未篩選到理想的恢復系。最后，學者將CMS-Ogura 型蘿卜中的強恢復基因導入油菜中，可以較強的恢復Ogura-CMS 型油菜的育性［66］。目前定位鑒定的CMS-Ogura 型油菜的育性恢復基因主要有3 個，即Rfo、Rfob和Rft。例如，Brown 等［31］利用RFLP 標記將Rfo基因定位在R12 和L40 之間。最后克隆獲得該Rf基因g26，其大小為687 bp，含有16 個PPR 重復單元，可以降低不育基因ORF138產生的毒性蛋白，致使育性恢復。Uyttewaal 等［67］利用圖位克隆法獲得Rfo基因，其含有3 個PPR 基因座，其中PPR-B 基因座編碼的蛋白可以調控不育基因的轉錄本。

除此之外，其他類型的恢復基因定位也取得了很大的進展。官春云等［33］以野油胞質不育系為背景， 利 用1500 多 對SSR 引 物Rf基 因 定 位 于CB10316 和BnGMS171 之間。郝建軼等［68］基于Rf基因的特點克隆獲得了一段長309 bp 的序列，其編碼的蛋白含有2 個PPR 基序。Wei 等［34］利用SSR和SNP 標記將恢復CMS-Hua 型不育系的Rfh基因定位在A3 染色體的A03TPRSNP3 和mrSSR52 之間，兩標記間僅有94 kb。易聰聰［32］建立了CMS-Mor 型回交分離群體，利用3 種標記獲得與Rfm基因共分離的標記YSSR-127，遺傳距離為1.1 cM，此Rfm基因是一個配子體遺傳的顯性單基因。

2.6 棉花（Gossypium spp.）主要類型Rf基因的定位與克隆

棉花也是雜種優(yōu)勢利用研究熱點。早在1975 年棉花就已經實現(xiàn)“三系”配套。但由于棉花的育性不穩(wěn)定、恢復系恢復能力弱等問題，導致雜交棉受到了限制，因此亟需篩選到恢復力強的Rf基因，應用于強恢復系的選育。近年來，來源于哈克尼西棉的CMS-D2和來源于三裂棉的CMS-D8的研究居多。劉利彩等［25］以CMS-D2型棉花為親本，通過BSA結合SSCP 標記獲得與Rf1基因連鎖標記BNL3535和343501-1，其遺傳距離分別為2.9 cM 和3.2 cM，物理距離164 kb，含有9 個PPR 家族基因。Wu 等［26］在CMS-D2型恢復系ZBR 中獲得4 個與Rf1基因共分離的InDel 標記。之后，尤春源等［69］篩選定位來源于不同國家恢復系，獲得了與Rf基因連鎖的SSR，STS 和RAPD 標記，為進一步克隆奠定分子基礎。此外，Wang 等［28］建立CMS-D8型回交群體，利用RAPD 標記結合CAPS 標記將Rf2基因定位于D5 染色體的UBC352-900 和UBC683-500 之間。楊路明［70］，李丹［71］通過圖位克隆法分別以不同的供試材料，成功克隆了Rf1基因，并對其PPR 家族進行分析。結果表明，定位區(qū)間有4 個ORF 可以編碼PPR 蛋白且存在線粒體靶向信號，其中ORF3 為Rf1基因，CDS 長1779 bp，含有10 個PPR 重復基序。這對解決恢復系的恢復力弱，恢復源少等問題具有至關重要的指導意義。

3 CMS/Rf 系統(tǒng)在主要作物雜交育種上的應用

雜交水稻由我國首創(chuàng)，是擁有自主知識產權的農作物之一。從簡單的“三系法”育種到超級稻問世，再到第三代雜交水稻的誕生，對解決世界糧食問題有著非凡的意義。水稻雜交制種最早利用的是袁隆平院士發(fā)現(xiàn)的WA 型CMS/Rf 系統(tǒng)，由其育成的品種汕優(yōu)63，主導雜交水稻市場長達24 年之久。特優(yōu)63、協(xié)優(yōu)46 和岡優(yōu)22 等品種在20 世紀90 年代也曾被大量推廣。這其中具有強恢復力和高配合力的優(yōu)良恢復系明恢63 的育成，對雜交水稻育種有重要意義。隨著兩系法水稻品種如兩優(yōu)培九的大面積推廣，三系法品種的市場占有率逐漸萎縮。

我國最早于20 世紀80 年代開展雜交大豆研究，1993 年育成世界上第一個真正的大豆細胞質雄性不育系，即RN 型；1995 年，找到恢復系實現(xiàn)三系配套，同樣擁有自主知識產權［60］。目前，RN 型CMS/Rf 系統(tǒng)是創(chuàng)制大豆雜交種最多的類型，已有18 個品種審定，已在東北大豆主產區(qū)大面積推廣。其中雜交種吉育612 兩年區(qū)域試驗平均較對照增產16%以上，且蛋白、脂肪合計達到了國家優(yōu)質雙高大豆標準，實現(xiàn)了產量與品質雙提升的飛躍［72］。吉育609、吉育635 和吉育639 也同樣實現(xiàn)優(yōu)質與高產結合，其脂肪含量均達22%以上。其他細胞質類型的雜交品種也相繼被審定，如利用M 型CMS/Rf 系統(tǒng)創(chuàng)制的雜優(yōu)豆系列，ZD 型CMS/Rf 系統(tǒng)創(chuàng)制的阜雜交豆系列，但這些品種繁殖系數(shù)較低，尚未像吉育系列品種在生產上大規(guī)模應用。

雜交油菜主要種植在我國西北和西南地區(qū)，1972 年，傅廷棟院士首次發(fā)現(xiàn)甘藍型油菜中的CMSPol 型不育系，被認為是世界上第一個實際應用的油菜細胞質。從1985 年世界上第一個油菜雜交種秦油二號育成起，開創(chuàng)了雜交油菜產業(yè)化應用時代［73］。目前，以Pol 型CMS/Rf 系統(tǒng)選育的品種，如華雜系列在生產上推廣面積最大。如華雜2 號于1992 年通過湖北省品種審定委員會審定，是我國第一個低芥酸油菜雜交種；最新審定的華油雜62R 作為我國首批具有應用價值的抗根腫病油菜雜交種也通過專家鑒定，在生產上開始推廣應用。除此之外，中油雜系列、秦油系列品種、隴油系列品種也是應用較廣的油菜雜交種。

小麥細胞質雄性不育最早在1951 年由日本學者發(fā)現(xiàn)，開啟了雜交小麥研究元年。我國學者利用CMS/Rf 系統(tǒng)也育成了一些雜交小麥品種，如利用K型CMS/Rf 系統(tǒng)選育成功的901，利用T 型CMS/Rf系統(tǒng)育成的T 師優(yōu)1 號等。但在雜交小麥品種選育中也發(fā)現(xiàn)，T 型雜交小麥很難選出強優(yōu)勢組合，且存在易倒伏的問題，而K 型和V 型選育的雜交種中，常常伴隨單倍體植株，這些都制約了三系雜交小麥的發(fā)展。隨著光、溫敏核不育系的發(fā)現(xiàn)，其克服了細胞質雄性不育的缺點，逐漸在生產上被大規(guī)模應用。

我國作為主要的棉花產區(qū)，雜交棉花近些年發(fā)展也比較迅猛，大量雜交品種育成。利用CMS/Rf 系統(tǒng)育成的一些代表性品種如豫棉雜1 號、邯雜301 等，也在生產上推廣應用，尤其在我國最大的雜交棉花種植區(qū)長江流域。但雜交棉花的推廣也存在一些技術問題，如雜交制種主要還是以人工去雄授粉為主，耗費大量人力、財力，這極大地限制了棉花雜交種的生產。

除上述作物外，雜交玉米作為種子雜交化最高的作物，因其屬異花授粉屬性，父母本間雜交非常容易，利用具有優(yōu)良性狀的自交系間進行雜交育種，獲得的雜交種性狀整齊、抗性更強及穩(wěn)定性更好。因此基本不采用CMS/Rf 系統(tǒng)進行品種選育，尤其是玉米的CMS/Rf 系統(tǒng)還存在育性不穩(wěn)定、易受環(huán)境影響、對應的恢復系資源稀少及恢復能力弱等問題。

4 總結與展望

細胞質雄性不育是利用雜種優(yōu)勢改變其產量的主要方法之一，其中選育穩(wěn)定不育系和強恢復系是利用雜優(yōu)關鍵步驟。目前對于不育系相關分子基礎研究已有很大突破，但恢復系中恢復基因的研究相對滯后。相比常規(guī)方法選育強恢復系，利用與恢復基因緊密連鎖標記對早期世代進行篩選，不僅可以縮短選育周期、減少工作量，同時可以鑒定恢復系和保持系。對于育性恢復基因的定位，研究者基本均是利用常用的SSR、RAPD、ISSR、InDels 及SNPs等分子標記結合高通量測序技術，將不同材料上的Rf基因鎖定到染色體的特定區(qū)間，進一步篩選基因和功能驗證。隨著現(xiàn)代生物技術、基因組學和測序技術的進步，恢復基因的定位和克隆已經取得了顯著進展，部分恢復基因的作用機理也已明晰。目前已經有超過12 個恢復基因被克隆，其中除水稻Rf2基因、Rf17基因和玉米Rf4基因外恢復基因均屬PPR 家族基因，其編碼的PPR 蛋白是一個簡并串聯(lián)的蛋白，且沒有核酸內切酶活性，常常形成復合物剪接、編輯轉錄本或者改變翻譯產物的積累量致使育性恢復。但對于大多數(shù)CMS 系統(tǒng)中不育基因和恢復基因相互作用，以及線粒體信號傳導尚未被鑒定，與Rf基因連鎖的標記距離也較遠。結合高通量測序技術不僅可以加速在作物CMS 系統(tǒng)中開發(fā)新的標記和精細定位Rf基因，而且可以挖掘與Rf基因的生物信息通路，對進一步研究作物雜種優(yōu)勢分子調控機制提供信息和新的見解，進而創(chuàng)制新的恢復系來源，可豐富恢復系的遺傳基礎，促進分子遺傳學和雜交選育的發(fā)展。利用基因編輯技術可以將優(yōu)良的保持系轉化為環(huán)境敏感型不育系，實現(xiàn)“兩系”種，進而促進恢復系的選育。