华中农大科研人员解析水稻产量杂种优势形成遗传基础

　　近日从华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室获悉，中国科学院院士张启发教授课题组解析了水稻产量杂种优势形成的遗传基础，该成果于近日在《美国国家科学院院刊》上发表(PNAS)。该校博士研究生周钢为该文章第一作者，张启发教授为通讯作者。

　　杂种优势是指两个遗传性状不同的亲本杂交所产生的杂种一代，在生活力、生长势、繁殖力、抗逆性和丰产性等方面优于双亲的现象。杂种优势的遗传基础主要有3个经典遗传假说：显性假说、超显性假说和上位性假说。其中，显性假说和超显性假说侧重于等位基因间的相互作用(显性效应和超显性效应)，上位性假说则强调非等位基因间相互作用(上位性效应)。以往的研究往往关注某类效应的存在与否，而没有回答这些效应在杂种优势中究竟起多大作用。

　　据介绍，华中农业大学此项研究利用此高密度连锁图，对水稻“永久F2”群体产量相关性状数据作了重新分析，采用h-test方法计算了产量性状在全基因组范围内的显性和超显性效应，显性×显性互作效应。研究结果表明，显性效应、超显性效应和上位性效应在基因组范围内广泛存在。

　　在大多数情况下，正向显性效应之和大于负向显性效应之和，使得杂种整体效应优于双亲平均值;各个效应在杂种优势中的作用在不同性状中表现不同，超显性效应在产量、每穗实粒数和千粒重性状中效应最大，显性×显性互作效应在分蘖数和千粒重性状杂种优势中起重要作用，显性效应在各性状中作用相对较小。

　　该项研究的基础是水稻团队获得的“永久F2”群体与依靠二代测序技术构建的高密度bin图。二代测序技术可以产生的大量单核甘酸多态性 (SNP)标记，可以鉴别不同个体染色体的组成，即可以分辩染色体不同区段来自于父本还是母本，这种能确定亲本来源的染色体区段就是一个bin，由许多 bin一个接一个连成整个染色体就构成了bin图。2010年，张启发课题组根据对重组自交系高通量测序获得的SNP数据构建了精确度极高的高密度bin 图，为进一步研究杂种优势形成的遗传基础提供了条件。

　　华中农大此次研究成果，揭示了在水稻“永久F2”群体产量相关性状杂种优势遗传基础中不同遗传组分的作用，为对该群体杂种优势研究从整体遗传学描述阶段进入单个效应解析阶段提供了契机，为进一步全面透彻了解杂种优势形成遗传基础、更好的进行杂种优势利用提供了重要信息。