揭開雜種優勢百年之謎

　　雜交作物的產量比其純合型親本要高得多，人們利用這種雜種優勢來實現豐收已有一百多年。不過迄今為止，這一現象背后的分子機理還是讓科學家們感到疑惑。日前，Bonn大學的研究人員在玉米根系中解開了雜種優勢的潛在機制，指出雜交玉米中的活躍基因比其純合型親本多。該研究發表在Genome Research雜志上，有望幫助科學家們促進玉米生長提高玉米產量。

　　世界人口在不斷的增長，糧食問題日益突出。當人們開始利用雜種優勢時，農作物的產量得到了顯著提升，雜交能夠使玉米等谷類作物的產量翻番。“與純種相比雜交品種的活力要大得多，”Bonn大學Frank Hochholdinger教授說。

　　純合型作物會遭遇近交衰退，產量一代比一代低。因此，歐美種植的絕大部分玉米都是雜交品種。為什么雜交作物比純合型親本更具優勢呢?“雜種優勢現象已經被利用了上百年，但人們至今還不了解其中的分子機制”文章第一作者Dr. AnjaPaschold說。研究人員的新發現在分子水平上支持了1917年提出的互補模型，該假說認為雜交作物遺傳了兩個親本的優勢從而補償了缺陷。

　　研究人員比較了純合型玉米和雜交玉米根部的基因活性。轉錄本攜帶著基因中的蛋白合成指令，是蛋白質的藍本，研究人員就是通過分析細胞中的所有轉錄本來研究基因活性的。“只有相關基因激活，其轉錄本就存在，”Hochholdinger教授解釋道。

　　“我們的方法與偵探破案有點類似，我們試著將轉錄本(“指紋”)與相應基因匹配起來，”Hochholdinger教授說。如果發現了一個“指紋”，就證明相應基因是活躍的。研究人員采用馬普發育生物學研究所的高通量自動化測序儀來檢測基因的轉錄本，研究顯示在39,656個已知玉米基因中，有90%都是是活躍的。

　　此外，研究人員發現雜交玉米中的活躍基因要比純合型玉米多幾百個。這些基因都是從親本遺傳來的，只不過在兩個親本中的活性不同，不同活性的基因在雜交玉米中結合了起來。研究人員指出，對于雜交玉米總共近34,000個活躍基因而言，多出來350至750個活躍基因算是比較少的，但這一小部分基因就能夠顯著增加雜交作物的產量和活力。

　　研究人員現在正在著手研究雜交玉米中額外基因活性所帶來的優勢，這類發現將具有極高的實用價值。現在進行農作物育種的研究人員往往需要大量的田間試驗，來篩選玉米品種進行有效雜交。而這項新研究將有助于研究者們在育種時先進行預選，以節精力和成本。