细胞质雄性不育与线粒体基因组
根据研究，线粒体基因组的变异重组与 CMS 的关系最为密切。通过对不同材料的 CMS 系和保持系线粒体 DNA 的 RFLP、RAPD、AFLP 等多态性分析表明，CMS 系和保持系在线粒体基因组结构上具有显著差异。这可能与植物线粒体基因组自身的特点有关。与动物和真菌的线粒体基因组比起来，植物线粒体基因组大(200～2500 kb)而且复杂，内含有许多同向或反向重复序列，这些序列的存在使得线粒体基因组可与核基因组、叶绿体基因组或自身之间发生高频重组，重组可能引起结构和功能的改变，这极可能是导致 CMS 的主要原因。通过比较物理图谱法、转座子标记法、互补实验等获得了几个与 CMS 相关的线粒体基因区段。如 CMS 高梁的 orfl07，T-CMS 玉米的 T-urf13 区，Polima 型 CMS 油菜的 orf224 区，CMS 水稻的 orf79 区， CMS 矮牵牛的 pcf 区，CMS 菜豆的 pvs 区，Ogura 型 CMS 萝卜的 orf138 等。分析发现这些相关区段一般都与线粒体所编码的功能基因紧密连锁并与其共转录。对 CMS 相关线粒体基因的研究，特别是对这些基因的转录、转录后调控、翻译及翻译后调控的研究，是当前 CMS 分子机制研究的热点。同时研究也发现线粒体 RNA 的编辑可能与 CMS 的发生密切相关。
此外，在一些植物的线粒体上还存在一种环状或线状的小 DNA 分子，被称之为类质粒 DNA 分子，其也具有自主复制的能力，一般在其末端都含有反向重复序列，且与核基因组序列有同源区，在 CMS 系和保持系之间存在差异。Yamaguchi 等首先在 BT 型水稻不育系发现类质粒 DNA 的存在，其大小分别为1.5 kb和1.2 kb，而在保持系中未发现。Mignouna 等在野败型珍汕 97A 水稻中也发现一个2.1 kb的类质粒 DNA。此外，在玉米、高梁、甜菜等 CMS 系中也发现了类质粒的存在。但只是从一些现象上推测类质粒 DNA 可能与 CMS 相关，还缺少具有说服力的实验依据。
