梨树线粒体候选基因orf206介导细胞质雄性不育的分子机制与标记开发

为解决梨树细胞质雄性不育(CMS)的遗传机制不明问题，研究人员通过F1群体分离分析和全基因组测序，鉴定出860 bp线粒体DNA特异性序列及其嵌合开放阅读框orf206，该基因编码含三个跨膜域的CMS相关蛋白，并开发出InDel标记CBpMtid03/07，为梨树杂交育种提供了分子标记选择工具。

　　

在开花植物中，线粒体基因组变异引发的细胞质雄性不育(CMS)对杂交育种体系具有关键作用。梨属植物(Pyrus spp.)后代中持续观察到的无花粉表型，其遗传基础却长期未被阐明。通过以携带CMS型细胞质的品种为母本构建四个F₁群体进行分离分析，发现雄性不育的分离比符合母系遗传特征，并揭示不同父本核育性恢复基因的差异化效应。

全基因组测序数据揭示，雄性不育个体特异的860 bp线粒体DNA序列位于cox3和apt8基因邻近区域——该区域在其他物种中常与CMS位点共定位。这段序列中的嵌合开放阅读框orf206尤为引人注目：其113 bp片段源自杜梨(Pyrus betulifolia)的nad3基因，403 bp则来自苹果(Malus × domestica)的atp9-1。生物信息学预测显示，orf206蛋白具有三个典型跨膜结构域，这正是CMS相关蛋白的标志性特征。

研究不仅证实梨树雄性不育的母系遗传特性，更将orf206确立为CMS诱导的关键候选基因。团队还开发出靶向CMS特异性序列的InDel标记CBpMtid03和CBpMtid07，犹如为育种家配备了"分子显微镜"，可高效筛选CMS个体。这些发现既揭示了梨树花粉不育的分子奥秘，又为标记辅助育种提供了精准工具，让梨树杂交育种迈入分子设计新时代。