近日，中国热带农业科学院生物所联合中国农业科学院生物技术研究所，系统综述了植物线粒体基因组的原核样共转录特征，并首次从活性氧稳态与线粒体逆行信号角度提出：细胞质雄性不育（CMS）相关基因引起的活性氧变化，不仅导致雄性不育，还通过线粒体逆行信号重新编程核基因表达，从而增强植株的整体胁迫适应能力。这一假说打破了CMS仅服务于杂交育种的传统认知，为理解CMS在自然选择中的保留提供了全新视角——它可能在植物长期进化中扮演了应激响应的“预警”角色。

CMS是杂交育种中利用雄性不育性状的重要工具，但其在自然选择中为何被长期保留一直是个谜。传统观点认为CMS仅服务于杂交优势，而忽视了其与逆境适应的潜在联系。该综述全面总结了植物线粒体基因组的共转录特征，揭示了CMS嵌合基因与功能基因共转录的普遍规律，以及育性恢复基因（Rf）多样化的反制机制。综述提出，活性氧是CMS致不育的核心执行者，但活性氧同时可作为信号分子，通过线粒体逆行信号激活植株防御反应——这赋予了CMS在进化中可能扮演“应激预警”角色的全新功能。该假说将CMS从单纯的育种工具提升为植物逆境适应的进化策略，为理解线粒体“损伤-信号-适应”转化提供了可检验的科学框架。随着线粒体基因组编辑技术的成熟，该成果为未来设计高抗、高效作物开辟了细胞质工程新路径。

图1.CMS参与植物活性氧（ROS）信号传导，从而触发防御和适应性反应

相关成果以“Mitochondrial-Nuclear Interactions, Co-transcription, and Adaptive Evolution in Cytoplasmic Male Sterility”为题发表于《Plant, Cell & Environment》。中国热科院甘蔗研究中心王裴林副研究员为第一作者，阙友雄研究员和中国农科院生物技术所张锐研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金、中国热科院国家热带农业科学中心科技创新团队项目等联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70526