用棉花杂交育种技术，将棕色棉纤维性状转育到现有的棉花细胞质雄性不育系、保持系和恢复系中，育成了一套棕色棉细胞质雄性不育系统（三系）：“棕A-ZJ12”、“棕B-ZJ015”和“棕R-ZJ02”。不育系分别与保持系、恢复系按2:1比例间隔种植，昆虫自然传粉，繁种产量和制种产量分别为1948.5千克/公顷和1282.5千克/公顷，杂种“棕杂1号”的皮棉产量为1266.0千克/公顷，表现为超亲优势。不育系“棕A-ZJ12”为完全雄性不育类型，它的花药体积、花药鲜重、柱头长度、受精前胚珠体积及鲜重均显著低于保持系和恢复系。应用AFLP同位素标记法，获得了棕色棉“三系”及杂种F1的DNA指纹图谱，在18对引物的扩增片段中存在52处多态性。研究表明AFLP是一种十分有效的DNA指纹技术，它具有多态性丰富、稳定性高、重复性好等优点。

以彩色棉纤维的颜色作为指示性状，在三系杂交棉的制种田，将带有指示性状的棕色棉恢复系或绿色棉恢复系按1:2的比例与白色棉不育系混合种植（混播制种方式），缩短蜜蜂等媒介在不育系棉株与恢复系棉株花朵间的传粉距离，利用天然媒介传粉提高杂交种子产量。试验以常规的条播制种方式为对照，发现混播制种方式可有效地提高不育系的结铃率和降低其棉铃的不孕籽率，制种产量比对照增加14%以上。这种混播制种方式，只要在棉花采收时，分收不同颜色籽棉就可区分杂交与自交的种子，如棕色不育系与白色恢复系的制种田中，棕色纤维种子即为杂交种子，白色纤维种子即为恢复系自交种子。因此，通过培育彩色棉雄性不育系或恢复系，利用其纤维颜色作为指示性状，采用混播制种方式可提高制种产量，在彩色棉杂交种子的生产中是可行的。

用根癌农杆菌感染棉花花粉的转基因方法，它不仅省略了传统基因转化方法所要求的组织培养过程，而且也不存在诸如花粉管通道法在转化机理上的认识问题。用此法获得的含有外源基因的花粉可与卵细胞自然结合，产生的转化体不存在转化与非转化细胞间的嵌合现象等问题，且转化方法简单，易操作。由于这种感染发生在花粉培养液中，为保证感染过程中花粉不破裂并具有生活力，以及使农杆菌有较高的感染力，培养液必须是适宜的，包括适宜的营养元素和渗透压。研究表明，在含有0.1% H3BO3 、0.3% Ca(NO3)2、0.2% MgSO4•7H2O、0.1% KNO3以及45%蔗糖的培养液中培养的花粉，能够保证有95%以上的花粉不破损且有生活力，且其萌发率平均可达58.5%。转化后的花粉经瞬时GUS检测和转化后花粉破损率表明，在附加有1‰体积比的Tween-20的含有农杆菌的花粉培养液中进行抽真空处理的方法是较有效的转化方法。最后所获得的种子萌发后经卡那霉素筛选、GUS稳定表达检测以及Northern杂交验证最后获得4棵转基因植株。因此无论是从理论上还是实践上都证实了该转化方法是可行的

利用棕色棉细胞质雄性不育系和恢复系配制的19个杂种F1表现出显著的杂种优势，平均单株铃数和皮棉产量比棕色棉对照品系G008分别增加3.9个和增产15.21%，其中9个组合的增产幅度为15.57-48.11%。尤其是ZJ12×ZJ02组合的皮棉产量较常规推广良种“中棉所12号”增产4.10%。在纤维品质上，与棕色棉对照比较，有8个组合的纤维长度显著增长2.6-4.8mm，幅度为10.48-19.35%；比强度增加0.1-2.9cN/tex，其中4个组合增幅为10.79-16.48；马克隆值低0.5-1.7，降幅为26.00-34.00%。在浙江大学农业试验站的制种田，不育系分别与保持系、恢复系按2:1比例间隔种植，昆虫自然传粉，能得到高的异交率。不育系的繁种产量和杂种的制种产量分别为1948.5千克/公顷和1282.5千克/公顷，杂种F1的皮棉产量与亲本相比超亲优势达36.1%。研究表明利用棉花细胞质雄性不育的杂种优势在改良彩色棉产量和品质上有显著作用。

对棕色棉细胞质雄性不育系和保持系的小孢子发生进行了细胞学观察。结果表明，棕色棉不育系小孢子发生败育的时期是在造孢细胞增殖至小孢子母细胞进行减数分裂的整个过程。造孢细胞和小孢子母细胞退化导致雄性不育的主要细胞形态学特征是：造孢细胞核仁增大、细胞质液泡化和细胞形状畸形，还有因核仁物质弥散而使整个细胞染色较深；核仁穿壁很普遍；多核仁、细胞核核膜消失、细胞质液泡化；染色体行为异常；不育系花药小孢子母细胞成半月形；小孢子母细胞互相粘连成巨型团块；小孢子母细胞胞壁消失，核高度液泡化；彩色棉细胞质雄性不育花药内的造孢细胞和小孢子母细胞的败育与绒毡层的过早退化密切相关。