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摘要：水稻籼粳杂种不育性是亚种间杂种优势利用的主要障碍。本文首先就影响亚种间杂种F1不育的主要因素及两个主要基因遗传模式进行总结；然后详细综述了相关育性基因的鉴定、定位和克隆等方面研究成果；最后综述了有关克服籼粳亚种间杂种不育性的两个代表性观点，并提出自己简单的看法。
关键词：水稻；杂种不育性；广亲和基因；特异亲和基因；基因克隆
中图分类号：S511.035.1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）08-0131-06
籼稻和粳稻是亚洲栽培稻的两个亚种，它们在产量、品质和抗性等方面具有很大的互补性，其杂种F1具有很强的优势[1]。水稻亚种间杂种优势利用与株型育种相结合是品种选育的主要研究方向之一，也是当今普遍认为的水稻育种的第三次绿色革命[2]。但水稻亚种间杂种F1普遍存在不育现象，阻碍了杂种优势的利用。为此，水稻育种学家对亚种间杂种不育性的遗传基础进行了大量而深入的研究，在育性基因的克隆及利用“亲和基因”提高杂种育性等方面取得了突破性进展。
1水稻籼粳杂种F1不育的原因及主要遗传模式
1.1影响水稻籼粳亚种间杂种不育的主要因素
Kato较早地报道了籼粳亚种间杂种F1存在不育或半不育现象。随后，研究者发现了一系列影响籼粳杂种F1不育的因素，包括雄配子败育、雌配子败育、花药开裂障碍、雌雄配子发育进程不一致、花粉在柱头上萌发障碍、配子发育受阻和环境条件的影响等[3]。大多数学者认为，亚种间杂种F1的不育主要由主效基因控制，也受微效基因的修饰。其中，雄配子败育（花粉败育）和雌配子败育（胚囊败育）是导致籼粳杂种F1不育的主要因素。
雄配子败育主要表现为花粉发育异常。Oka [4]认为雄配子在小孢子“第二收缩期”以后发生败育，败育的花粉空瘪，或呈三角形，十分小，很少有淀粉的充实。王以秀等[5]发现雄性生殖细胞早期发育没有异常，但在成熟花粉中有一定比例的外形皱缩、不含淀粉的空壳及细胞质收缩的不育花粉。朱晓红等[6]研究表明，由于小孢子第一次有丝分裂的不同步，花粉成熟时一部分仍处于二核阶段或趋于败育。滕俊琳等[7]认为杂种F1结实率低可能与花药“药室间组织间隙”发育不良有关。Liu等[8]在Nanjing11/Akihikari组合中，发现花粉发育过程中可以进行正常的减数分裂形成四分体，但在四分体形成小孢子和单核小孢子发育成二核小孢子的过程中，小孢子发生了败育。Zhang等[9]以台中65及其近等基因系为材料，对雌雄配子的发育进行细胞学观察，结果表明所有组合杂种F1的雌配子均完全可育，而雄配子则出现了不同程度的败育。其中，S-a、S-b和S-c三个杂种F1花粉不育位点的等位基因互作不影响小孢子发生，花粉败育发生在雄配子体发育过程中。可以看出，雄配子体发生败育的时期因不同组合而异，但主要发生在小孢子单核期或双核期。
雌配子败育方面，许多研究者认为籼粳杂种F1结实率低的主要原因是部分胚囊发育畸变，从而导致其丧失受精能力。朱晓红等[6]观察表明，杂种胚囊母细胞减数分裂是正常的，大孢子形成以后发生雌配子体退化，由于其第一次有丝分裂发生异常，不能形成二核胚囊，结果产生败育。刘永胜等[10]在观察杂种F1胚囊发育过程中，发现胚囊败育率为18.6%～34.2%，并认为大多数败育发生在胚囊分化的早期。Liu等[8]的研究结果表明，在雌配子体的形成和发育过程中，减数分裂可以正常进行，直到功能大孢子形成，胚囊异常发生在第一次细胞分裂及其以后时期。Oka [11]认为胚囊败育发生于单核胚囊中的第一次有丝分裂。李宝健和欧阳学智 [12]研究籼稻和粳稻品种及杂种F1时，在杂种大孢子发生过程中观察到多种形式的细胞解体，导致无胚囊的子房形成，最后造成小穗败育。以上研究表明，对于胚囊败育发生的时期，不同的研究者存在不同的观点。另外，Li等[13]对亚种间杂种F1的成熟胚囊进行观察，发现异常胚囊可分为胚囊分化不彻底、无胚囊分化、空胚囊等三种类型。
1.2水稻籼粳杂种F1不育性的主要遗传机理及模式
国内外关于籼粳杂种F1不育遗传机理的研究结果尚欠一致。根据报道，可分为以下三方面解释：一是籼粳杂交时，由于细胞质与细胞核的不协调，造成杂种F1败育；二是籼粳杂交时，由于两者染色体结构的差异，导致杂种F1产生败育；三是由于育性基因的控制，致使亚种间杂种F1败育。对于第一种解释，另有研究者发现大多数栽培稻杂种正反交F1育性并没有发生显著的差异，因此，可能只在某些特殊的组合存在质核不协调现象。另外，多数研究表明，籼粳杂种染色体配对是正常的，因此，染色体行为异常与杂种F1的不育性并无直接关系。目前，水稻亚种间杂种F1不育性主要由育性基因控制这一观点已为人们普遍接受。
在育性基因的作用模式上，Kitamura等[15]和Oka等[14]归纳了4种遗传模式，即重复隐性基因配子体致死模式、单座位孢子体-配子体互作模式、单座位孢子体不育模式和互补孢子体不育模式。其中重复隐性基因配子体致死和单座位孢子体-配子体互作是籼粳杂种不育性的主要基因遗传模式。
2水稻籼粳杂种F1育性基因的定位和克隆
2.1雌配子不育基因的定位和克隆
Ikehashi等[16]利用6个带有标记的广亲和品种与典型的籼稻和粳稻品种配成三交组合，发现广亲和基因S-5。由于S-5座位对克服籼粳亚种F1不育性具有重要作用，迄今，研究者对S-5座位进行了大量的研究。Liu等[17]对S-5座位进行了精细的定位，发现S-5座位与RFLP标记R2349紧密连锁，与R2349的遗传距离为1.0 cM。Ji等[18]在S-5初定位的基础上，通过开发高密度的分子标记，将该座位定位到50 kb的物理范围内，并预测了可能的候选基因。Qiu等[19]利用02428/Nanjing11//Ballila三交群体，将S-5定位在两个亚克隆7B1和15D2之间40 kb的DNA片段上。序列分析表明，该区段包含5个预测的ORFs。Chen等[20]利用图位克隆法，对S-5基因进行了克隆，发现S-5基因编码天冬氨酸蛋白酶。在拟南芥中，天冬氨酸蛋白酶与抗病信号转导和再生组织细胞死亡有关，其在活体内的生物学功能尚不清楚。序列分析表明，籼型和粳型之间存在有两个核苷酸的差异，引起相应蛋白质中两个氨基酸的替换，造成杂种F1不育。广亲和基因S-5n有一个136 bp的缺失，位于S-5蛋白N末端，导致其功能丧失，无论与籼稻和粳稻杂交，都不会影响杂种F1的育性。尽管该研究不能完全阐述清楚S-5的功能机理，但可以认为S-5主要和大孢子的形成和存活有关。 随着研究的深入，我国研究者最终揭示了水稻籼粳亚种间生殖隔离的机理。Yang等[21]对S-5区域进行了重点研究，发现了三个紧密连锁的基因：ORF3、ORF4、ORF5。这三个基因共同调控籼粳杂种F1的育性。其中，ORF5扮演着“杀手”的角色，ORF4起到辅助ORF5的作用，而ORF3则功能相反。在籼稻中，ORF3+和ORF5+基因具有功能，ORF4-基因没有功能；粳稻则相反，ORF4+基因有功能，ORF3-和ORF5-没有功能。ORF5+与ORF4+构成“杀手”，ORF3+则行使保护者作用。在雌配子形成过程中，ORF5+与ORF4+共同作用杀死配子，籼型配子由于ORF3+的保护，正常存活。粳型配子ORF3-由于没有ORF3+的保护而死亡，其结果表现为籼粳杂种的半不育。广亲和品种由于没有杀配子的功能，因此与籼稻和粳稻杂交时，均能产生正常可育杂种。
除S-5外，在其它一些水稻杂交组合中，相继发现了S-7、S-8、S-9、S-15、S-16、S-17、S-26、S-29、S-30、S-31、S-32等雌配子不育位点，这些位点均符合单座位孢子体-配子体互作模式（表1）。
2.2雄配子不育基因的定位和克隆
张桂权等[22]对籼粳亚种间杂种的不育性进行了较系统的研究，认为籼粳亚种间F1的不育性至少由6个雄配子（花粉不育基因）影响。至今，已有5个F1花粉不育基因S-a、S-b、S-c、S-d、S-e被分子定位（表2）。其中，S-a已经被分子克隆。
S-a座位的成功克隆在水稻杂交育种和品质改良方面具有重要的应用价值。Long等[23]在前人研究的基础上，构建了几个以粳稻台中65为遗传背景，籼稻为供体的近等基因系。利用紧密连锁的分子标记，在10 500个单株组成的F2群体中，得到322个交换单株，最终将S-a定位在10 kb物理区域内，并预测到两个基因——SaF和SaM（籼稻为SaF+和SaM+，粳稻为SaF-和SaM-）。等位基因SaM+编码一个由257个氨基酸组成的类泛素修饰因子E3 连接酶，而SaM-在第5内含子发生一个G到T 的单位点突变，导致翻译提前终止，最终产物只有217 氨基酸。SaF编码一个476 氨基酸组成的F-box 蛋白，与SaF+相比，SaF-发生了一个单核苷酸的突变，导致编码产物第287个氨基酸由苯丙氨酸置换为丝氨酸，从而丧失了控制杂种不育产生的生物学功能。并由此提出杂种雄配子不育相关的两基因/三元件互作模型：三个等位基因SaM+、SaM-和SaF+缺一不可，否则都不能导致雄性不育。SaF+能与SaM-发生物理互作，但SaF+不能与SaM+发生互作。籼粳杂种F1半不育是由于杂种复合座位中的等位基因产物SaF+与SaM-直接互作及与SaM+间接作用，最终导致携带SaM-的花粉败育。
除S-a座位外，研究者通过不同的杂交组合，分别鉴定和定位了S-10、S-11、S-19等20多个雄配子不育基因（表2）。
3广亲和理论及特异亲和性学术观点
3.1广亲和理论及在水稻育种上的应用
Ikehashi和Araki[16]提出广亲和理论，通过带标记的广亲和品种和典型的籼粳品种配成三交组合，然后检测三交F1的育性和标记间的共分离，鉴定出广亲和基因S-5基因，该位点位于第6染色体色原素基因C和糯性基因Wx附近，其遗传符合单位点孢子体-配子体互作模式。水稻品种的广亲和性主要受S-5位点的一组复等位基因S-5i、S-5n、S-5j控制，当S-5n和S-5i或S-5n和S-5j结合，或等位基因处于纯合时均表现可育，当S-5i和S-5j结合时，则带有S-5j的雌配子发生部分败育，因此把S-5n称为广亲和基因，含有该基因的品种称为广亲和品种。
S-5基因的发现为克服籼粳杂种F1不育提供了重要机遇。我国水稻遗传育种家开展了广亲和品种的鉴定和筛选工作，获得了一批广亲和品种，培育了一系列中间材料和品系，并发现和定位了除S-5基因外的其它广亲和基因。在广亲和基因的利用上，袁隆平从杂交水稻育种实践出发，提出了应将广亲和基因和光敏核不育基因相结合，实现亚种间杂种优势直接利用的战略设想。万建民等提出利用分子标记辅助选择育种的方法，将多个广亲和基因聚合到一个优良遗传背景材料中，培育超级广亲和品种（系），从而克服亚种间杂种不育的设想。在培育超级广亲和品种（系）的基础上，结合低温花粉不育基因和高温结实不育基因的研究成果，培育出对温度钝感的超级广亲和品种（系）。
3.2特异亲和性观点及在水稻育种上的应用
张桂权和卢永根等[24]认为S-5座位难以解释水稻广泛出现的杂种不育性现象，S-5n也难以完全克服籼粳亚种间的杂种不育性，提出了“特异亲和性”的观点。张桂权等[22]认为亚种间杂种的不育性至少受6个特异亲和基因控制，在单个座位上，等位基因分化出相对的Si和Sj基因，而且不同品种的Si或Sj基因的分化程度也存在差异。杂种育性的高低取决于杂合座位的多少和等位基因的分化距离。杂种的不育性随杂合座位数的增加而提高，随分化距离的增大而提高。不育基因的遗传方式符合单座位孢子体-配子体互作模式，在这些座位上，籼稻的基因型大多为Si/Si，而粳稻为Sj/Sj，当这些座位的基因型纯合时，表现为正常可育，当杂合时，带Sj的雄配子败育，表现为半不育性。等位基因在杂合时可以产生不育性而在纯合时又可以产生亲和性，因此花粉不育基因又称为特异亲和基因。以此观点为基础，提出了通过培育粳型亲籼系克服籼粳亚种间杂种的不育性。通过将籼型特异亲和基因聚合到粳型品系中，可以培育出一种新的水稻种质资源（粳型亲籼系）。粳型亲籼系的育性基因与籼稻的相同或相近，与籼稻杂交所产生的F1育性正常，结实率高，因此可以克服籼粳杂种不育性。 丁效华等[25]测定了四个粳型亲籼系的粳性和亲籼性，确定了G2416-3和G2417-2-1、G2605为粳型广亲和系，G3004-4为偏粳型广亲和系，并建立了粳型亲籼系的的分子育种技术体系。易懋升[26]以偏粳型特异亲籼系G2417-2-1和粳型广亲和系G2605为亲本，利用分子标记辅助选择聚合较高分化度的Si基因，育成亲籼性更强的特异亲籼系；聚合较低分化度的Si或Sj基因，育成既亲籼又亲粳的广亲和系，从而达到克服籼粳亚种间杂种不育性的目的。
4小结与展望
综上，水稻籼粳亚种间杂种F1不育性是一个非常复杂的现象，受多种因素的影响，其中由育性基因控制的雌雄配子败育是影响杂种F1不育的最主要因素；在已经定位的基因中，大多数符合单座位孢子体-配子体互作模式； S-5座位的成功克隆将在培育和发掘其他广亲和品种，有效克服生殖隔离，利用籼粳杂种优势，进而提高水稻产量、品质及抗性等方面起到重要作用。当然，单个的基因作用模式或单个基因不能完全解释和克服亚种间杂种不育性。因此，通过将广亲和基因和特异亲和基因共同聚合到同一品系中，选育出亲和力强、亲和谱广的中间亲本材料，通过相互间杂交和回交，以达到克服籼粳杂种的不育性，才能真正实现籼粳亚种间杂种优势的直接利用。这些有待于在育种实践中进一步验证。
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关键词：水稻；杂种不育性；广亲和基因；特异亲和基因；基因克隆
中图分类号：S511.035.1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）08-0131-06
籼稻和粳稻是亚洲栽培稻的两个亚种，它们在产量、品质和抗性等方面具有很大的互补性，其杂种F1具有很强的优势[1]。水稻亚种间杂种优势利用与株型育种相结合是品种选育的主要研究方向之一，也是当今普遍认为的水稻育种的第三次绿色革命[2]。但水稻亚种间杂种F1普遍存在不育现象，阻碍了杂种优势的利用。为此，水稻育种学家对亚种间杂种不育性的遗传基础进行了大量而深入的研究，在育性基因的克隆及利用“亲和基因”提高杂种育性等方面取得了突破性进展。
1水稻籼粳杂种F1不育的原因及主要遗传模式
1.1影响水稻籼粳亚种间杂种不育的主要因素
Kato较早地报道了籼粳亚种间杂种F1存在不育或半不育现象。随后，研究者发现了一系列影响籼粳杂种F1不育的因素，包括雄配子败育、雌配子败育、花药开裂障碍、雌雄配子发育进程不一致、花粉在柱头上萌发障碍、配子发育受阻和环境条件的影响等[3]。大多数学者认为，亚种间杂种F1的不育主要由主效基因控制，也受微效基因的修饰。其中，雄配子败育（花粉败育）和雌配子败育（胚囊败育）是导致籼粳杂种F1不育的主要因素。
雄配子败育主要表现为花粉发育异常。Oka [4]认为雄配子在小孢子“第二收缩期”以后发生败育，败育的花粉空瘪，或呈三角形，十分小，很少有淀粉的充实。王以秀等[5]发现雄性生殖细胞早期发育没有异常，但在成熟花粉中有一定比例的外形皱缩、不含淀粉的空壳及细胞质收缩的不育花粉。朱晓红等[6]研究表明，由于小孢子第一次有丝分裂的不同步，花粉成熟时一部分仍处于二核阶段或趋于败育。滕俊琳等[7]认为杂种F1结实率低可能与花药“药室间组织间隙”发育不良有关。Liu等[8]在Nanjing11/Akihikari组合中，发现花粉发育过程中可以进行正常的减数分裂形成四分体，但在四分体形成小孢子和单核小孢子发育成二核小孢子的过程中，小孢子发生了败育。Zhang等[9]以台中65及其近等基因系为材料，对雌雄配子的发育进行细胞学观察，结果表明所有组合杂种F1的雌配子均完全可育，而雄配子则出现了不同程度的败育。其中，S-a、S-b和S-c三个杂种F1花粉不育位点的等位基因互作不影响小孢子发生，花粉败育发生在雄配子体发育过程中。可以看出，雄配子体发生败育的时期因不同组合而异，但主要发生在小孢子单核期或双核期。
雌配子败育方面，许多研究者认为籼粳杂种F1结实率低的主要原因是部分胚囊发育畸变，从而导致其丧失受精能力。朱晓红等[6]观察表明，杂种胚囊母细胞减数分裂是正常的，大孢子形成以后发生雌配子体退化，由于其第一次有丝分裂发生异常，不能形成二核胚囊，结果产生败育。刘永胜等[10]在观察杂种F1胚囊发育过程中，发现胚囊败育率为18.6%～34.2%，并认为大多数败育发生在胚囊分化的早期。Liu等[8]的研究结果表明，在雌配子体的形成和发育过程中，减数分裂可以正常进行，直到功能大孢子形成，胚囊异常发生在第一次细胞分裂及其以后时期。Oka [11]认为胚囊败育发生于单核胚囊中的第一次有丝分裂。李宝健和欧阳学智 [12]研究籼稻和粳稻品种及杂种F1时，在杂种大孢子发生过程中观察到多种形式的细胞解体，导致无胚囊的子房形成，最后造成小穗败育。以上研究表明，对于胚囊败育发生的时期，不同的研究者存在不同的观点。另外，Li等[13]对亚种间杂种F1的成熟胚囊进行观察，发现异常胚囊可分为胚囊分化不彻底、无胚囊分化、空胚囊等三种类型。
1.2水稻籼粳杂种F1不育性的主要遗传机理及模式
国内外关于籼粳杂种F1不育遗传机理的研究结果尚欠一致。根据报道，可分为以下三方面解释：一是籼粳杂交时，由于细胞质与细胞核的不协调，造成杂种F1败育；二是籼粳杂交时，由于两者染色体结构的差异，导致杂种F1产生败育；三是由于育性基因的控制，致使亚种间杂种F1败育。对于第一种解释，另有研究者发现大多数栽培稻杂种正反交F1育性并没有发生显著的差异，因此，可能只在某些特殊的组合存在质核不协调现象。另外，多数研究表明，籼粳杂种染色体配对是正常的，因此，染色体行为异常与杂种F1的不育性并无直接关系。目前，水稻亚种间杂种F1不育性主要由育性基因控制这一观点已为人们普遍接受。
在育性基因的作用模式上，Kitamura等[15]和Oka等[14]归纳了4种遗传模式，即重复隐性基因配子体致死模式、单座位孢子体-配子体互作模式、单座位孢子体不育模式和互补孢子体不育模式。其中重复隐性基因配子体致死和单座位孢子体-配子体互作是籼粳杂种不育性的主要基因遗传模式。
2水稻籼粳杂种F1育性基因的定位和克隆
2.1雌配子不育基因的定位和克隆
Ikehashi等[16]利用6个带有标记的广亲和品种与典型的籼稻和粳稻品种配成三交组合，发现广亲和基因S-5。由于S-5座位对克服籼粳亚种F1不育性具有重要作用，迄今，研究者对S-5座位进行了大量的研究。Liu等[17]对S-5座位进行了精细的定位，发现S-5座位与RFLP标记R2349紧密连锁，与R2349的遗传距离为1.0 cM。Ji等[18]在S-5初定位的基础上，通过开发高密度的分子标记，将该座位定位到50 kb的物理范围内，并预测了可能的候选基因。Qiu等[19]利用02428/Nanjing11//Ballila三交群体，将S-5定位在两个亚克隆7B1和15D2之间40 kb的DNA片段上。序列分析表明，该区段包含5个预测的ORFs。Chen等[20]利用图位克隆法，对S-5基因进行了克隆，发现S-5基因编码天冬氨酸蛋白酶。在拟南芥中，天冬氨酸蛋白酶与抗病信号转导和再生组织细胞死亡有关，其在活体内的生物学功能尚不清楚。序列分析表明，籼型和粳型之间存在有两个核苷酸的差异，引起相应蛋白质中两个氨基酸的替换，造成杂种F1不育。广亲和基因S-5n有一个136 bp的缺失，位于S-5蛋白N末端，导致其功能丧失，无论与籼稻和粳稻杂交，都不会影响杂种F1的育性。尽管该研究不能完全阐述清楚S-5的功能机理，但可以认为S-5主要和大孢子的形成和存活有关。 随着研究的深入，我国研究者最终揭示了水稻籼粳亚种间生殖隔离的机理。Yang等[21]对S-5区域进行了重点研究，发现了三个紧密连锁的基因：ORF3、ORF4、ORF5。这三个基因共同调控籼粳杂种F1的育性。其中，ORF5扮演着“杀手”的角色，ORF4起到辅助ORF5的作用，而ORF3则功能相反。在籼稻中，ORF3+和ORF5+基因具有功能，ORF4-基因没有功能；粳稻则相反，ORF4+基因有功能，ORF3-和ORF5-没有功能。ORF5+与ORF4+构成“杀手”，ORF3+则行使保护者作用。在雌配子形成过程中，ORF5+与ORF4+共同作用杀死配子，籼型配子由于ORF3+的保护，正常存活。粳型配子ORF3-由于没有ORF3+的保护而死亡，其结果表现为籼粳杂种的半不育。广亲和品种由于没有杀配子的功能，因此与籼稻和粳稻杂交时，均能产生正常可育杂种。
除S-5外，在其它一些水稻杂交组合中，相继发现了S-7、S-8、S-9、S-15、S-16、S-17、S-26、S-29、S-30、S-31、S-32等雌配子不育位点，这些位点均符合单座位孢子体-配子体互作模式（表1）。
2.2雄配子不育基因的定位和克隆
张桂权等[22]对籼粳亚种间杂种的不育性进行了较系统的研究，认为籼粳亚种间F1的不育性至少由6个雄配子（花粉不育基因）影响。至今，已有5个F1花粉不育基因S-a、S-b、S-c、S-d、S-e被分子定位（表2）。其中，S-a已经被分子克隆。
S-a座位的成功克隆在水稻杂交育种和品质改良方面具有重要的应用价值。Long等[23]在前人研究的基础上，构建了几个以粳稻台中65为遗传背景，籼稻为供体的近等基因系。利用紧密连锁的分子标记，在10 500个单株组成的F2群体中，得到322个交换单株，最终将S-a定位在10 kb物理区域内，并预测到两个基因——SaF和SaM（籼稻为SaF+和SaM+，粳稻为SaF-和SaM-）。等位基因SaM+编码一个由257个氨基酸组成的类泛素修饰因子E3 连接酶，而SaM-在第5内含子发生一个G到T 的单位点突变，导致翻译提前终止，最终产物只有217 氨基酸。SaF编码一个476 氨基酸组成的F-box 蛋白，与SaF+相比，SaF-发生了一个单核苷酸的突变，导致编码产物第287个氨基酸由苯丙氨酸置换为丝氨酸，从而丧失了控制杂种不育产生的生物学功能。并由此提出杂种雄配子不育相关的两基因/三元件互作模型：三个等位基因SaM+、SaM-和SaF+缺一不可，否则都不能导致雄性不育。SaF+能与SaM-发生物理互作，但SaF+不能与SaM+发生互作。籼粳杂种F1半不育是由于杂种复合座位中的等位基因产物SaF+与SaM-直接互作及与SaM+间接作用，最终导致携带SaM-的花粉败育。
除S-a座位外，研究者通过不同的杂交组合，分别鉴定和定位了S-10、S-11、S-19等20多个雄配子不育基因（表2）。
3广亲和理论及特异亲和性学术观点
3.1广亲和理论及在水稻育种上的应用
Ikehashi和Araki[16]提出广亲和理论，通过带标记的广亲和品种和典型的籼粳品种配成三交组合，然后检测三交F1的育性和标记间的共分离，鉴定出广亲和基因S-5基因，该位点位于第6染色体色原素基因C和糯性基因Wx附近，其遗传符合单位点孢子体-配子体互作模式。水稻品种的广亲和性主要受S-5位点的一组复等位基因S-5i、S-5n、S-5j控制，当S-5n和S-5i或S-5n和S-5j结合，或等位基因处于纯合时均表现可育，当S-5i和S-5j结合时，则带有S-5j的雌配子发生部分败育，因此把S-5n称为广亲和基因，含有该基因的品种称为广亲和品种。
S-5基因的发现为克服籼粳杂种F1不育提供了重要机遇。我国水稻遗传育种家开展了广亲和品种的鉴定和筛选工作，获得了一批广亲和品种，培育了一系列中间材料和品系，并发现和定位了除S-5基因外的其它广亲和基因。在广亲和基因的利用上，袁隆平从杂交水稻育种实践出发，提出了应将广亲和基因和光敏核不育基因相结合，实现亚种间杂种优势直接利用的战略设想。万建民等提出利用分子标记辅助选择育种的方法，将多个广亲和基因聚合到一个优良遗传背景材料中，培育超级广亲和品种（系），从而克服亚种间杂种不育的设想。在培育超级广亲和品种（系）的基础上，结合低温花粉不育基因和高温结实不育基因的研究成果，培育出对温度钝感的超级广亲和品种（系）。
3.2特异亲和性观点及在水稻育种上的应用
张桂权和卢永根等[24]认为S-5座位难以解释水稻广泛出现的杂种不育性现象，S-5n也难以完全克服籼粳亚种间的杂种不育性，提出了“特异亲和性”的观点。张桂权等[22]认为亚种间杂种的不育性至少受6个特异亲和基因控制，在单个座位上，等位基因分化出相对的Si和Sj基因，而且不同品种的Si或Sj基因的分化程度也存在差异。杂种育性的高低取决于杂合座位的多少和等位基因的分化距离。杂种的不育性随杂合座位数的增加而提高，随分化距离的增大而提高。不育基因的遗传方式符合单座位孢子体-配子体互作模式，在这些座位上，籼稻的基因型大多为Si/Si，而粳稻为Sj/Sj，当这些座位的基因型纯合时，表现为正常可育，当杂合时，带Sj的雄配子败育，表现为半不育性。等位基因在杂合时可以产生不育性而在纯合时又可以产生亲和性，因此花粉不育基因又称为特异亲和基因。以此观点为基础，提出了通过培育粳型亲籼系克服籼粳亚种间杂种的不育性。通过将籼型特异亲和基因聚合到粳型品系中，可以培育出一种新的水稻种质资源（粳型亲籼系）。粳型亲籼系的育性基因与籼稻的相同或相近，与籼稻杂交所产生的F1育性正常，结实率高，因此可以克服籼粳杂种不育性。 丁效华等[25]测定了四个粳型亲籼系的粳性和亲籼性，确定了G2416-3和G2417-2-1、G2605为粳型广亲和系，G3004-4为偏粳型广亲和系，并建立了粳型亲籼系的的分子育种技术体系。易懋升[26]以偏粳型特异亲籼系G2417-2-1和粳型广亲和系G2605为亲本，利用分子标记辅助选择聚合较高分化度的Si基因，育成亲籼性更强的特异亲籼系；聚合较低分化度的Si或Sj基因，育成既亲籼又亲粳的广亲和系，从而达到克服籼粳亚种间杂种不育性的目的。
4小结与展望
综上，水稻籼粳亚种间杂种F1不育性是一个非常复杂的现象，受多种因素的影响，其中由育性基因控制的雌雄配子败育是影响杂种F1不育的最主要因素；在已经定位的基因中，大多数符合单座位孢子体-配子体互作模式； S-5座位的成功克隆将在培育和发掘其他广亲和品种，有效克服生殖隔离，利用籼粳杂种优势，进而提高水稻产量、品质及抗性等方面起到重要作用。当然，单个的基因作用模式或单个基因不能完全解释和克服亚种间杂种不育性。因此，通过将广亲和基因和特异亲和基因共同聚合到同一品系中，选育出亲和力强、亲和谱广的中间亲本材料，通过相互间杂交和回交，以达到克服籼粳杂种的不育性，才能真正实现籼粳亚种间杂种优势的直接利用。这些有待于在育种实践中进一步验证。
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