Genome Biology:解析玉米杂种劣势造成机理 |
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北京市农林迷信院玉米中间赵久然研讨员团队与华中农业年夜学、中国农业年夜学等国际多家单元单干,在国内出名学术期刊Genome Biology (2020 IF=10.806)颁发了题为“The genetic mechanism of heterosis utilization in maize improvement”的论文,重新的视角解析了玉米杂种劣势造成的机理。
该研讨以先前颁发的1428份人工合成群体(CUBIC)为母本,以30个我国育种中普遍利用的X群、兰卡群、瑞德群、寒带群等遗传配景的低劣主干自交系为父本,创立了迄今为止动物中最年夜规模的杂交遗传设计群体,共42820个玉米F1资料(图1)。联合基因组、机械培训和全基因组联系关系阐发办法,体系解析了玉米杂种劣势和特别合营力造成的学根底,鉴定了在养分-生殖转换中相应的候选基因位点,为欠缺杂种劣势假说、基因组设计育种提供了新的视角。
该研讨设计的奇妙之处在于应用基因组变异和机械培训算法,完成了对如斯庞年夜的F1群体的表型值估量。起首,精心筛选约9000个(20%)有代表性的F1样本,在全国五个分歧纬度带进行两年严厉表型实验。之后,基于高密度的基因型和机械培训算法,搭建了一个基因型-表型的预测模子,以较高的精确度预测出别的34000个(80%)F1的表型值 (图1)。
该研讨的另一突出立异点在于应用多个半同胞F1群体解析杂种劣势机理。因为42820个F1杂交种来自30个父天职别与1428个母本杂交,是以该F1群体实质上是30组半同胞F1群体。在每个半同胞F1群体中,共享统一套母本群体基因组序列,是以,统一位点在分歧半同胞F1群体中拆散形式一致。分歧父本基因组引入,会招致分歧QTL/基因效应被激活,从而发生分歧水平的杂种劣势(图2)。研讨发现了一种全新的“基因互作”奉献杂种劣势。以株高的位点为例,ubi3基因是一个在母本群体中被BR2隐性克制的位点,没有GWAS旌旗灯号;通过杂交,父本在BR2位点补入一个显性变异,解除了克制作用,从而激活了F1群体ubi3基因的表白,终极造成株高的杂种劣势(图2)。(100yiyao.com)
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