從雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理到全基因組選擇：資源所玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在生物育種技術(shù)上取得研究新進(jìn)展

　　雜種優(yōu)勢(shì)是指雜交種在諸多重要農(nóng)藝性狀（產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等）優(yōu)于雙親的現(xiàn)象。玉米、水稻等作物廣泛利用雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行雜交育種。雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理的解析有助于雜種優(yōu)勢(shì)的全面利用。近日，資源所玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華中農(nóng)業(yè)大學(xué)李林團(tuán)隊(duì)及中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張義榮團(tuán)隊(duì)在一區(qū)期刊《The Crop Journal》上在線發(fā)表了題為“Dynamic patterns of the translatome in a hybrid triplet show translational fractionation of the maize subgenomes” 的研究論文。該研究通過(guò)RNA-seq、Ribo-seq及iTRAQ技術(shù)繪制了玉米經(jīng)典自交系B73、Mo17及其F1的轉(zhuǎn)錄圖譜、翻譯圖譜及蛋白圖譜。研究發(fā)現(xiàn)與轉(zhuǎn)錄組相比，翻譯組中雜交種與親本間基因的非加性表達(dá)模式比例有所提升。從基因轉(zhuǎn)錄到基因翻譯的過(guò)程中，加性與非加性表達(dá)模式存在一定程度的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換在玉米亞基因組maize1中富集。該現(xiàn)象在蛋白水平也得到了驗(yàn)證。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，從基因轉(zhuǎn)錄到基因翻譯的過(guò)程中，一些等位基因表達(dá)與翻譯的調(diào)控方式也表現(xiàn)出劇烈的轉(zhuǎn)換。與親本相比，雜交種基因在翻譯時(shí)更易改變優(yōu)勢(shì)isoform，并且優(yōu)勢(shì)isoform轉(zhuǎn)換的基因在亞基因組maize2中顯著富集，而優(yōu)勢(shì)isoform保守的基因則在maize1中顯著富集。該結(jié)果表明玉米亞基因組的翻譯分化可能與雜種優(yōu)勢(shì)的形成有關(guān)。鑒于該結(jié)果具有重要的創(chuàng)新性，《The Crop Journal》編輯部在Eurekalert網(wǎng)站上對(duì)本研究進(jìn)行了宣傳（https://www.eurekalert.org/news-releases/491849 ）。

 

 

　　為了促進(jìn)雜種優(yōu)勢(shì)的利用，玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用三重測(cè)交交配設(shè)計(jì)獲得了玉米生物質(zhì)相關(guān)性狀雜種優(yōu)勢(shì)基因的主效位點(diǎn)及互作位點(diǎn)，并比較了一般配合力及特殊配合力等多個(gè)預(yù)測(cè)模型全基因組預(yù)測(cè)效率。研究發(fā)現(xiàn)一般配合力與特殊配合力及區(qū)組效應(yīng)聯(lián)合的模型預(yù)測(cè)效率最高，該模型對(duì)葉寬的預(yù)測(cè)效率達(dá)到0.56。整合雜種優(yōu)勢(shì)位點(diǎn)可以將預(yù)測(cè)效率最高提升1.7%。該結(jié)果以“Heterotic quantitative trait loci analysis and genomic prediction of seedling biomass-related traits in maize triple testcross populations”為題在線發(fā)表在二區(qū)期刊《Plant Methods》上。

 

　　資源所玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)張?bào)w付研究員分別為兩篇論文的共同一作和第一作者，趙涵研究員分別為共同通訊和通訊作者。

 

　　附（相關(guān)論文鏈接）：

 

　　[1] Dynamic patterns of the translatome in a hybrid triplet show translational fractionation of the maize subgenomes. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514121000507

 

　　[2] Heterotic quantitative trait loci analysis and genomic prediction of seedling biomass-related traits in maize triple testcross populations. https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-021-00785-8