來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國家植物基因研究中心的研究人員日前在新研究中解析了一種良種雜交稻中產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)遺傳組成，相關(guān)論文“Genetic composition of yield heterosis in an elite rice hybrid”發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

我國植物遺傳和分子生物學(xué)家，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張啟發(fā)院士是這篇文章的通訊作者。張啟發(fā)院士課題組長期致力于水稻基因組研究，旨在通過植物基因組分析、重要基因的分離克隆、雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳和分子基礎(chǔ)、作物品種資源的分子評(píng)估及應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行水稻改良。

雜種優(yōu)勢(shì)是指遺傳組成不同的兩個(gè)親本雜交所產(chǎn)生的F1代在生活力、生長勢(shì)、抗逆性、豐產(chǎn)性以及適應(yīng)性等一個(gè)或多個(gè)方面優(yōu)于雙親的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象zui早于十八世紀(jì)中期由德國學(xué)者Kolrevter在煙草種間雜交時(shí)發(fā)現(xiàn)。此后在不同的動(dòng)、植物中陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)和利用，已成為生物界普遍存在的十分重要的生物學(xué)現(xiàn)象。自二十世紀(jì)三十年代美國在生產(chǎn)上推廣雜交玉米以來，雜種優(yōu)勢(shì)在主要農(nóng)作物和許多園藝作物的生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，取得了巨大的成功，成為提高作物產(chǎn)量的主要途徑。盡管對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的各個(gè)方面進(jìn)行了大量遺傳研究，但雜種優(yōu)勢(shì)的生物學(xué)機(jī)理仍闡釋不全面，因此，深入探索雜種優(yōu)勢(shì)的分子機(jī)理對(duì)于作物遺傳改良和育種實(shí)踐具有重要意義。

研究結(jié)果顯示遺傳組成的相對(duì)分布隨性狀而不同。超顯性/假超顯性是產(chǎn)量、每個(gè)圓錐花序谷粒數(shù)量和谷重雜種優(yōu)勢(shì)的zui重要貢獻(xiàn)因子。優(yōu)勢(shì)×優(yōu)勢(shì)的相互作用對(duì)于每株植物的分蘗和谷重雜種優(yōu)勢(shì)非常重要，并對(duì)產(chǎn)量和谷物數(shù)量起作用。單位點(diǎn)優(yōu)勢(shì)對(duì)于所有性狀具有相對(duì)小的貢獻(xiàn)。

這些結(jié)果表明這些組成的累積效應(yīng)或可充分解釋雜交種中雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳基礎(chǔ)。

在這篇文章中，研究人員利用源自一個(gè)良種雜交稻的“永生F2”種群重復(fù)田間試驗(yàn)的數(shù)據(jù)解析了產(chǎn)量遺傳組成，并生成了組成性狀。以利用種群測序構(gòu)建出的超高密度的SNP基因分型圖（bin map）為基礎(chǔ)，研究人員計(jì)算了整個(gè)基因組中的單位點(diǎn)（single-locus）以及超顯性遺傳效應(yīng)，鑒別了有關(guān)雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳組成。