经Horticulture Research编委会专家评审，湖南农业大学邹学校院士团队刘峰课题题为Fertility restorer gene CaRf and PepperSNP50K provide a promising breeding system for hybrid pepper的研究论文当选Horticulture Research 2024年10月封面文章。杂种优势被广泛地应用于作物育种，雄性不育是杂种优势利用的重要工具。目前，细胞质雄性不育（CMS）已广泛应用于包括辣椒在内的各种作物的杂交制种。因此，深入开展辣椒育性恢复基因分子功能解析及应用研究，对加速辣椒杂种优势利用具有重要意义。本研究以不育系9704A和恢复系“樟树港”为亲本构建了F2群体，通过BSA-seq和KASP基因分型技术，将恢复基因定位在692.5Kb区段内，该区段内包含三个PPR蛋白基因（Fig.1），经RNA-seq等分析结果表明Caz06g28920为CaRf的强候选基因。在不育系9704A和恢复系“樟树港”杂交的F1植株中进行TRV-VIGS实验，结果发现，在Caz06g28920基因被沉默的株系中辣椒的花粉发育严重受阻，主要表现为花粉数量明显减少，花粉活力显著下降，表明Caz06g28920基因为辣椒育性恢复基因（Fig.2）。
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Fig.2 通过VIGS在 F1（9704A ×樟树港）植株中对Caz06g28920进行功能验证
为了加速辣椒杂种优势利用进程，对176份辣椒优良自交系材料（牛角椒48份、朝天椒42份、线椒27份、甜椒10份、螺丝椒9份等）进行重测序。通过数据分析以及关键农艺性状连锁位点筛选，设计了51,172个SNP特异性分子探针（Fig.3），构建了辣椒50K液相育种芯片（PepperSNP50K）。随后，利用CaRf基因的连锁位点做前景选择，育种芯片做背景选择，通过轮回杂交和双单倍体技术应用，创制了不育系XY21A和恢复系QN49R，培育出了综合性状优良的高辣椒红素杂交新品种（Fig.4）。
Fig.3 PepperSNP50K的设计和特征
综上所述，本研究通过BSA-seq和VIGS等方法定位并验证了辣椒育性恢复基因CaRf，对176份辣椒优良自交系材料进行重测序，开发了辣椒50K液相育种芯片，并提供了一个辣椒杂交育种三系快速配套的应用示范。因此，本研究不仅为辣椒杂交育种三系快速创制提供了技术支撑，也为其他作物杂种优势利用提供了借鉴。湖南农业大学园艺学院师资博士后汤冰倩、博士生杨慧萍为共同第一作者，刘峰教授、邹学校院士为该文通讯作者。湖南农业大学园艺学院教师朱凡教授、王中一博士、熊程副教授、戴雄泽研究员，湖南湘研种业有限公司缪武研究员，华智生物技术有限公司雷雨婷，已毕业硕士陈莹、李秀敏，博士生尹钦彪、崔清志、张新昊等参与了该项研究。本研究获得湖南省创新型省份建设、国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。
