杂交玉米中活跃基因比其纯合型亲本多
生物通,2013-1-24
杂交作物的产量比其纯合型亲本要高得多，人们利用这种杂种优势来实现丰收已有一百多年。不过迄今为止，这一现象背后的分子机理还是让科学家们感到疑惑。日前，Bonn大学的研究人员在玉米根系中解开了杂种优势的潜在机制，指出杂交玉米中的活跃基因比其纯合型亲本多。该研究发表在《基因组研究》（Genome Research）杂志上，有望帮助科学家们促进玉米生长提高玉米产量。
世界人口在不断的增长，粮食问题日益突出。当人们开始利用杂种优势时，农作物的产量得到了显著提升，杂交能够使玉米等谷类作物的产量翻番。“与纯种相比杂交品种的活力要大得多，”Bonn大学Frank Hochholdinger教授说。
纯合型作物会遭遇近交衰退，产量一代比一代低。因此，欧美种植的绝大部分玉米都是杂交品种。为什么杂交作物比纯合型亲本更具优势呢？“杂种优势现象已经被利用了上百年，但人们至今还不了解其中的分子机制”文章第一作者Dr. AnjaPaschold说。研究人员的新发现在分子水平上支持了1917年提出的互补模型，该假说认为杂交作物遗传了两个亲本的优势从而补偿了缺陷。
研究人员比较了纯合型玉米和杂交玉米根部的基因活性。转录本携带着基因中的蛋白合成指令，是蛋白质的蓝本，研究人员就是通过分析细胞中的所有转录本来研究基因活性的。“只有相关基因激活，其转录本就存在，”Hochholdinger教授解释道。
“我们的方法与侦探破案有点类似，我们试着将转录本（“指纹”）与相应基因匹配起来，”Hochholdinger教授说。如果发现了一个“指纹”，就证明相应基因是活跃的。研究人员采用马普发育生物学研究所的高通量自动化测序仪来检测基因的转录本，研究显示在39,656个已知玉米基因中，有90%都是是活跃的。
此外，研究人员发现杂交玉米中的活跃基因要比纯合型玉米多几百个。这些基因都是从亲本遗传来的，只不过在两个亲本中的活性不同，不同活性的基因在杂交玉米中结合了起来。研究人员指出，对于杂交玉米总共近34,000个活跃基因而言，多出来350至750个活跃基因算是比较少的，但这一小部分基因就能够显著增加杂交作物的产量和活力。
研究人员现在正在着手研究杂交玉米中额外基因活性所带来的优势，这类发现将具有极高的实用价值。现在进行农作物育种的研究人员往往需要大量的田间试验，来筛选玉米品种进行有效杂交。而这项新研究将有助于研究者们在育种时先进行预选，以节精力和成本。（来源：生物通 叶予）
