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從雜種優勢機理到全基因組選擇:資源所玉米種
2021-08-09 

從雜種優勢機理到全基因組選擇:資源所玉米種

  雜種優勢是指雜交種在諸多重要農藝性狀(產量、品質、抗性等)優于雙親的現象。玉米、水稻等作物廣泛利用雜種優勢進行雜交育種。雜種優勢機理的解析有助于雜種優勢的全面利用。近日,資源所玉米種質資源創新團隊聯合華中農業大學李林團隊及中國農業大學張義榮團隊在一區期刊《The Crop Journal》上在線發表了題為“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RNA-seq、Ribo-seq及iTRAQ技術繪制了玉米經典自交系B73、Mo17及其F1的轉錄圖譜、翻譯圖譜及蛋白圖譜。研究發現與轉錄組相比,翻譯組中雜交種與親本間基因的非加性表達模式比例有所提升。從基因轉錄到基因翻譯的過程中,加性與非加性表達模式存在一定程度的轉換,這種轉換在玉米亞基因組maize1中富集。該現象在蛋白水平也得到了驗證。進一步分析發現,從基因轉錄到基因翻譯的過程中,一些等位基因表達與翻譯的調控方式也表現出劇烈的轉換。與親本相比,雜交種基因在翻譯時更易改變優勢isoform,并且優勢isoform轉換的基因在亞基因組maize2中顯著富集,而優勢isoform保守的基因則在maize1中顯著富集。該結果表明玉米亞基因組的翻譯分化可能與雜種優勢的形成有關。鑒于該結果具有重要的創新性,《The Crop Journal》編輯部在Eurekalert網站上對本研究進行了宣傳(https://www.eurekalert.org/news-releases/491849 )。

 

從雜種優勢機理到全基因組選擇:資源所玉米種

 

  為了促進雜種優勢的利用,玉米種質資源創新團隊進一步利用三重測交交配設計獲得了玉米生物質相關性狀雜種優勢基因的主效位點及互作位點,并比較了一般配合力及特殊配合力等多個預測模型全基因組預測效率。研究發現一般配合力與特殊配合力及區組效應聯合的模型預測效率最高,該模型對葉寬的預測效率達到0.56。整合雜種優勢位點可以將預測效率最高提升1.7%。該結果以“Heterotic quantitative trait loci analysis and genomic prediction of seedling biomass-related traits in maize triple testcross populations”為題在線發表在二區期刊《Plant Methods》上。

從雜種優勢機理到全基因組選擇:資源所玉米種

 

  資源所玉米種質資源創新團隊張體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

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