全球粮食安全面临严峻挑战,因为预计到 21 世纪中叶世界人口将增长 25%,达到 100 亿 [1]。由于农业用地和淡水有限,需要利用现代农业技术实现更多、更可持续的农作物生产 [2,3]。其中包括开发和利用雄性不育系进行杂交育种和种子生产的更有效的杂种优势利用策略。植物雄性不育是指雌性器官保持正常,而不能形成或释放可育花粉粒。雄性不育突变体含有形态改变的孢子体或配子体花药组织。这些可能是由于植物花药和花粉发育过程中的转录调控、脂质代谢、糖代谢或其他过程存在缺陷所致 [4–6]。雄性不育基因的鉴定和功能分析不仅加深了我们对花药和花粉发育分子机制的认识,而且有利于开发和利用基于生物技术的雄性不育(BMS)系统,用于杂交育种和种子生产[5]。雄性不育可以由细胞质基因或核基因产生。细胞质雄性不育(CMS)由线粒体和核基因控制,在由雄性不育系、保持系和恢复系组成的三系系统中用于商业作物杂交种子生产,尽管它通常存在遗传多样性差、易患疾病以及CMS系恢复不稳定的问题[5]。核控制雄性不育仅由核基因控制,包括遗传稳定的核雄性不育(GMS)和环境敏感的核雄性不育(EGMS)。 EGMS 长期以来一直用于高效生产杂交水稻种子,其双系系统由雄性不育系和保持系组成,而 GMS 只是最近才用于 BMS 系统,例如玉米的种子生产技术 (SPT) 和多控制不育 (MCS) 系统 [7,8]。如上所述,全球粮食安全需要新的有效农业技术(如 BMS 系统)来增加农作物产量。
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