2021年8月10日，国科学院上海生命科学研究院植生生态所韩斌研究员团队在Molecular Plant杂志发表了题为Cytoplasmic and nuclear genome variations of rice hybrids and their parents inform trajectory and strategy of hybrid rice breeding 的研究论文。研究发现，作为杂交水稻育种的重要参与者，杂交水稻细胞质可分为5大类型。细胞质作为对杂种的贡献者，根据细胞质和核基因组结构，MS 系也存在差异，并也可分为5个亚群。对于不同类型的MS 系，文章还总结了杂交改良育种和杂交模式的基因组学基础。

雄性不育 (male sterility, MS) 系是自花授粉的水稻高效生产杂交种子的先决条件。MS 系育种是杂交水稻改良的关键。了解历史育种轨迹将有助于改进杂交水稻育种策略。母系遗传细胞质是杂交水稻系统发育重建和谱系追踪的合适工具。

本研究对1495 个优良杂交水稻品种的细胞质基因组进行了分析，并确定了5 种主要类型的细胞质，它们对应于不同的杂交生产系统。作为杂种的细胞质供体，根据细胞质和核基因组结构，将461个MS 系也分为5 个主要类型。特定的核心种质与育性相关基因的协同作用驱动了MS 系的序列差异。在不同类型的MS 品系中鉴定了数十到数百个收敛和发散的选择性扫描，它们跨越了几个农艺性状相关基因。我们分别进一步总结了不同类型 MS 系和相应恢复系之间的交叉模式。本研究首次系统分析了杂交水稻的细胞质基因组，揭示了其与MS系核基因组的关联，进一步根据两个基因组的变异进行分类，为杂交水稻育种提供了新的见解。在不同类型的MS 品系中鉴定了数十到数百个聚合和发散的选择性扫描 (selective sweeps)，它们跨越了几个农艺性状相关基因。研究者还分别进一步总结了不同类型MS 系和相应恢复系之间的交叉模式。

Population structure analysis based on hybrids' mitochondrial genomes

综上，本研究首次系统分析了杂交水稻的细胞质基因组，揭示了其与MS 系核基因组的关联，进一步根据两个基因组的变异进行分类，为杂交水稻育种提供了新的见解。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.08.007