擬南芥生物量雜種優勢的基因組結構

背景

1 雜種優勢也稱為雜種優勢，是指雜種後代在生物量，生長速率，產量和適應性等方面表現出優於其父母的性狀的生物學現象

2 基於現在的多組學研究，小RNA，甲基化和組蛋白修飾都有可能是產生雜種優勢的分子機制

3 擬南芥是種未經馴化的植物，存在較廣泛的遺傳變異和足夠的雜種優勢。

方法

1 收集來自於1135份擬南芥種質資源的201個擬南芥親本，分別來自與歐洲，亞洲的材料，分別與Col-0進行雜交。

2 收集親本和子代的出芽14天後的第一片葉子進行轉錄組測序

共8M。最終確定為722k的SNP數據，進行後續的分析

結果

1 在世界各地收集201分擬南芥材料，與Col-0進行雜交後，進行生物量測定，共進行了鮮重，葉數，葉面積和花環直徑4個性狀。相關性分析的結果表明，葉面積和花環直徑均為生物量的主要貢獻。在雜種中，與葉面積或花環直徑相關的遺傳成分不同於與葉數相關的遺傳成分；對每個子代進行BPH的測序，對超親雜種優勢和中親雜種優勢進行測定，大多數性狀均顯示出較為明顯的雜種優勢。將雜種優勢的值與生物量進行相關性分析，發現葉面積雜種優勢展示了更高的結果

2 葉面積在早期對生物量的影響較大，實際上是影響了擬南芥的生長發育。生物量雜種優勢的程度與父母種植地理距離之間沒有明顯的相關性，許多來自附近地點的親本品種的雜交種顯示出顯著差異的雜種優勢。雜種的全基因組雜合度和生物量和葉面積的雜種優勢之間觀察到弱但顯著的正相關；為了識別更多的與生物量相關的位點，進行了GWAS的GEMMA方法進行分析，並沒有就暗廁到明顯的信號。表明雜種優勢主要是由於加性效應的積累而產生的。降低閾值後確定了750個與生物量相關的SNP位點。

4 對於擬南芥基因組和已經確定長度為10k的治安區域，進行GO腹肌分析，最終確定了細胞過程、代謝過程、對刺激反應、生物學調節和發育過程。進一步觀察主要與細胞分裂的基因相關。

5 利用不同的群體進行轉錄組分析，發現Col與per-1，或Col-0與Aa-0進行雜交，Col-0和Per-1或Aa-0之間的基因型比較顯示Col-0×Per-1比Col-0×Aa-0含有更多的總和錯義SNP並且累積更多的雜種優勢相關SNP，其中779個已經定位到的基因中，有453個基因在至少一個基因型中表達。這些表達的基因包括應急反應，免疫反應和免疫應答機制等。

6 重新確定了擬南芥的生物量雜種優勢機制

關注遺傳與生信，關注原汁原味的群體遺傳

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