JIPB | 华中农业大学涂金星、郭亮团队与合作者构建油菜机械化杂交种子生产新体系
2026年8月3日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室郭亮教授、涂金星教授团队与湖南大学隆平农学院王同华研究员团队等合作者在专业期刊《Journal of Integrative Plant Biology》（IF=12.5）在线发表了题为“A mechanized hybrid seed production technology for rapeseed based on a novel Ogura CMS restorer line”的研究论文。Ogu CMS系统虽然不育性稳定，但萝卜来源的恢复基因导入时常伴随连锁累赘，导致育性波动和种子品质下降；传统制种方式更是高度依赖人工，难以规模化推广。针对这些瓶颈，研究团队通过连续回交创制了一个携带最短萝卜染色体片段的新型Ogu CMS恢复系R206，并对其进行了高质量的基因组从头组装。借助比较基因组学分析，团队定位了R206中一段3.37 Mb的导入区段，其中包含三个串联的PPR基因，可能构成Rfo恢复功能的核心组件。更关键的是，R206的Rfo基因传递频率较高，农艺性状和硫苷含量与保持系无显著差异，解决了以往恢复系应用中的主要障碍。在此基础上，团队开发了基于种皮颜色分选的机械化杂交制种流程——将黄色种皮的恢复系与黑色种皮的不育系混合播种，机械收获后通过光选机迭代分选，三步正向分选即可将杂交种纯度从72%提升至96%，结合反向回收分选后纯度稳定在94%以上且种子损失低于5%。这一体系为油菜杂交制种的全程机械化提供了可行方案，也为其他利用种皮颜色标记的作物制种提供了借鉴。
研究团队首先通过芥菜型油菜恢复系RLM198与甘蓝型油菜保持系7-350杂交，并经六代回交筛选，在BC₆F₁群体中获得352个可育单株，表明Rfo基因传递频率较高且导入片段未显著影响农艺性状和硫苷含量。利用BSA-seq将育性恢复位点定位在A10染色体末端，与以往报道的Rfo位点不同。通过分析三个恢复系的萝卜特异k-mer分布，发现R206携带的萝卜片段最短，且连锁标记分析显示其仅含两个标记组，较R2000缺失RMC33区段。为精确界定导入区段，团队对R206进行了PacBio HiFi和Hi-C测序，组装出染色体级基因组（scaffold N50达61.14 Mb），并预测了103,939个蛋白编码基因，BUSCO完整性达99.44%。比较基因组学显示，R206与保持系X5A在A10染色体上存在一个3.37 Mb的导入区段（由1.85 Mb萝卜片段和1.52 Mb芸薹属片段组成），该区域显著富集细胞解剖实体、结合和细胞进程等GO类别，并包含三个串联的PPR基因（PPR-A、PPR-B、PPR-C）。其中PPR-B在R206中存在多个等位变异，区别于已知恢复系，而萝卜硫苷调控因子MYB28并不在该区间内。基于R206的稳定育性和高传递率，团队开发了两个特异性分子标记并选育出黄籽恢复系Y91R。田间试验将黄籽恢复系与黑籽不育系混合播种，机械收获后利用光选机进行种皮颜色分选。三轮正向分选可将杂交种纯度从72%提高至96%，但伴随种子损失；增加一轮反向回收分选后，纯度仍稳定在94%以上，且净种子损失控制在5%以内，实现了制种流程的机械化。图1：R206恢复系的创制、基因组组装与基于种皮颜色的机械化制种流程本研究成功创制了新型Ogu CMS油菜恢复系R206，其携带的萝卜导入片段是目前已知最短的，且Rfo基因传递频率高、农艺性状优良。R206中A10染色体上3.37 Mb的导入区段包含三个串联PPR基因，其中PPR-B呈现独特的等位变异特征，可能构成其育性恢复功能的分子基础。该研究不仅提供了一个宝贵的遗传资源，更建立了一套基于种皮颜色分选的机械化杂交制种技术流程，通过正向分选与反向回收相结合的迭代策略，实现了杂交种纯度与种子损失率之间的平衡，为油菜杂交制种摆脱劳动力依赖、走向全程机械化提供了切实可行的技术路径。原文链接：https://doi.org/10.1111/jipb.70358
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