近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所毛龍研究團隊與四川農(nóng)業(yè)大學(xué)和諾禾致源生物信息公司合作，以新合成六倍體為材料，以系統(tǒng)翔實的數(shù)據(jù)揭示了不同倍性物種非對等雜交導(dǎo)致雜種優(yōu)勢形成的分子基礎(chǔ)，為作物雜種優(yōu)勢形成機理提供了重要的證據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期的國際植物類頂尖雜志《植物細(xì)胞（The Plant Cell）》上。
作物雜種優(yōu)勢在生產(chǎn)上有著廣泛的應(yīng)用，但是對于它的形成機理依不同的研究體系而各不相同，迄今未能在理論上形成廣泛接受的統(tǒng)一認(rèn)知，更缺乏直接的實驗證據(jù)。異源多倍體，如六倍體小麥，它的形成包括近緣物種間雜交和染色體加倍，從而把雜種優(yōu)勢固定在其中。利用多倍體形成過程來研究雜種優(yōu)勢的形成機理是目前國際上該領(lǐng)域的前沿課題。
毛龍研究團隊用四倍體硬粒小麥Triticum turgidum (AABB)和二倍體粗山羊草Aegilops tauschii (DD)作為親本進行雜交并經(jīng)染色體加倍獲得新合成的異源六倍體小麥。這種合成小麥在生長優(yōu)勢和適應(yīng)性等方面均超過其親本。該團隊進而利用小麥A和D基因組序列草圖，通過RNA-seq和小分子RNA高通量測序技術(shù)，分析了一套新合成異源六倍體小麥4個連續(xù)世代及其親本在幼苗、抽穗期和籽粒發(fā)育早期等3個階段的基因和小分子RNA表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)合成六倍體小麥3個發(fā)育階段的非加性表達(dá)蛋白質(zhì)編碼基因數(shù)目非常有限，并表現(xiàn)為抽穗期非加性表達(dá)基因與細(xì)胞生長顯著關(guān)聯(lián)。
更為重要的是，與非加性表達(dá)基因不同，親本表達(dá)顯性基因在子代差異基因中占有相當(dāng)比例，并表現(xiàn)出四倍體親本表達(dá)顯性基因主要貢獻于六倍體小麥發(fā)育和二倍體親本表達(dá)顯性基因主要貢獻于六倍體小麥適應(yīng)性的基因組亞功能化現(xiàn)象。這種在小麥多倍化過程中與雜種優(yōu)勢有關(guān)基因表達(dá)的新特點為研究領(lǐng)域首次報道。此外，靶向抗逆、抗病、開花等重要生物學(xué)過程的miRNA均表現(xiàn)為非加性表達(dá)，并很可能參與了親本表達(dá)顯性基因的表達(dá)調(diào)控。這項發(fā)現(xiàn)為植物多倍化雜種優(yōu)勢的形成提供了重要理論啟示和借鑒作用，為進一步在新合成異源六倍體小麥中快速篩選親本優(yōu)異基因提供了新策略。（通訊員 衛(wèi)斐）
