PNAS：sRNA测序揭示杂种优势之谜

　　Illinois大学的功能基因组学副教授Steve Moose及其团队发现了玉米杂种优势的新因素，即20至25个核苷酸长的双链小RNA分子sRNA。文章发表在6月26日的Proceedings of the National Academy of Science杂志上。

　　“杂种优势”是指不同亲本植物杂交形成的子代具有更高的生长活力或健康水平、抗病能力和其他优良品质。自从二十世纪早期发现孟德尔定律以来，科学家就在争论杂种优势背后的遗传学因素。二十世纪二十年代到五十年代间盛行的理论，将杂种优势与单个基因或基因互作联系起来，而随着科学的发展，许多科学家并不赞同这一理论。“杂种优势应该涉及了整个基因组，”Moose说。

　　1953年DNA的发现转变了人们的思维模式，但对于杂种优势现象还没有一个统一的理论。随着新一代遗传学技术的发展，科学家发现基因已经不能解释杂种优势现象中的一切。

　　sRNA是1998年在线虫中发现的，它们维持基因组整体性、引起基因多样性并控制基因表达，而这些特性都可能与杂种优势现象有关。研究人员认为sRNA应该是杂种优势的成因之一。

　　研究人员采用了Illumina/Solexa 1G Genome Analyzer测序平台，对两种玉米自交系(B73 和Mo17)及其杂交子代的sRNA图谱差异进行了比较研究。样品取自玉米的芽尖和发育中的果穗，这两种组织生长快速并且控制着玉米杂交作物的生长。

　　测序产生了海量数据，研究人员根据这些数据的重要性进行了缩减。研究发现杂交作物遗传自亲本的siRNA形成了sRNA图谱的主要差异，而siRNA能影响基因表达。研究还发现杂交并不产生新siRNA，但由于分别遗传了亲本双方的siRNA，杂交子代的siRNA种类比亲本更复杂。亲本之间siRNA 的差异主要是重复片段造成的，这些重复片段是活性反转录转座子形成的。反转录转座子能在基因组中转移并扩增。

　　玉米基因组重复序列的数量和复杂性比拟南芥或水稻大的多，不过研究发现与拟南芥或水稻相似，玉米基因组中的24-nt siRNA在两个亲本中丰度不同，且在杂交子代中也显示出下调趋势。令人惊讶的是，当mop1编码的RNA聚合酶2发生突变广泛降低24-nt siRNA水平时，杂交子代能够完全维持杂交优势。一些反转录转座子家族生成的21C22-nt siRNA的水平在两个亲本及杂交子代中各不相同。研究人员认为这些siRNA的差异使玉米获得了大量的遗传学多样性能在基因组水平上调节转座子和基因，而这可能就是玉米具有高度杂种优势的原因。

　　研究人员希望他们的工作能够为科学家选择用于杂交的自交系提供帮助。