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《杂交表观基因组揭示亲本遗传差异塑造甘蓝型油菜耐盐杂种优势》

  • 编译者： 季雪婧
  • 发布时间：2025-10-31
  •  来自中国的研究人员针对甘蓝型油菜(Brassica napus)耐盐杂种优势的表观遗传机制开展研究。通过分析盐胁迫下染色质可及性(ATAC-seq)和转录组动态变化，发现杂交种通过表观遗传聚集和遗传互补获得更活跃的染色质开放状态和转录调控网络，其非加性遗传效应(包括完全显性、部分显性和超显性效应)在耐盐适应中发挥关键作用。这项开创性研究揭示了甘蓝型油菜(Brassica napus，AACC基因组，2n=38)耐盐杂种优势的表观遗传奥秘。科研人员采用多组学联用策略，系统追踪了盐胁迫过程中染色质开放状态(ATAC-seq)和基因表达谱的动态重编程。令人振奋的是，杂交后代展现出比亲本更活跃的表观基因组特征——染色质可及性区域显著扩展，转录调控网络更为灵敏。这种"表观遗传聚集"现象与亲本遗传互补协同作用，使杂交种能够优先调用优势等位基因应对盐胁迫。深入分析发现，盐响应基因通过完全显性、部分显性和超显性等非加性遗传效应，构建出独特的适应机制。该发现不仅为作物抗逆育种提供了新思路，更从表观遗传维度丰富了杂种优势理论框架。
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  • 《科学家破解水稻杂种优势基因》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：zhangyi8606
    • 发布时间：2019-12-13
    • 7月5日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所国家基因研究中心韩斌研究组与上海师范大学黄学辉研究组、中国水稻所和福建农科院合作在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上发表了题为Dissecting a heterotic gene through GradedPool-Seq mapping informs a rice-improvement strategy 的研究论文。该研究开发了一种新的数量性状（QTL）定位方法，并快速克隆到水稻产量性状杂种优势基因GW3p6（OsMADS1），为杂种优势育种和品种改良提供了新的策略。 杂种优势育种极大地提高了粮食产量，为解决粮食危机做出了巨大贡献。该研究组之前的工作已经揭示了水稻产量相关的杂种优势遗传机制：杂种优势的遗传机制不是由于双亲基因“杂”产生的超显性互作效应，而是主要基于双亲优良基因以显性和不完全显性的聚合效应。然而，与水稻产量杂种优势相关的优良基因所知甚少，之前尚没有水稻杂种优势基因（Heterotic gene）或QTL被克隆，其中一部分原因就是克隆杂种优势基因非常耗时耗力。 韩斌研究组以此为出发点，开发了一套新的数量性状基因定位方法—GradedPool-Seq（GPS）。该方法基于F2样品材料混合池测序的策略，直接从表型差异大的双亲F2后代中精确定位基因。该方法不仅提高了定位基因的分辨率，而且大幅度降低了成本。通过该方法，成功在多套杂交稻群体中定位到已知与未知的杂种优势相关基因，并且在“广两优676”杂交稻F2群体中定位到与千粒重相关的杂种优势基因GW3p6。进一步图位克隆发现来自于雄性不育系（母本）中的GW3p6是OsMADS1的等位基因，并且GW3p6剪切方式的改变造成粒重与产量的增加。通过构建近等基因系发现，GW3p6显著提高水稻产量、增加粒重和粒长，但是不影响其他农艺性状。同时将GW3p6与另一个分蘖相关杂种优势基因PN3q23聚合，进一步提高了水稻产量。这些结果证明在自交系中聚合优良的纯合型杂种优势基因，可以不通过培育杂交稻的方式，同样实现杂种优势类似的产量增加。另外GPS方法与该研究也为杂种优势育种以及品种改良提供了新的高效设计育种思路。 分子植物卓越中心博士生王长盛和唐诗灿为该论文的共同第一作者，韩斌与黄学辉为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和中国科学院先导B项目的资助。
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  • 《多组学解析欧亚杂交猪亲本效应机制揭示表观遗传调控新范式》
    • 编译者：季雪婧
    • 在生命科学领域，亲本效应(Parent-of-origin effects, POE)始终是困扰研究人员的遗传学谜题。这种基因表达"偏袒"现象——某些基因只表达来自父亲或母亲的拷贝，不仅影响胚胎发育和疾病发生，更是畜禽杂交优势育种的关键。然而传统研究面临三大瓶颈：缺乏明确家系信息难以追溯亲本来源、杂合位点覆盖不足导致分型困难、以及单组学数据难以揭示复杂调控网络。江西农业大学的研究团队创新性地设计了三组欧亚杂交猪家系（大白猪×二花脸、杜洛克×两广小耳花、巴克夏×赣西两头乌），通过整合PacBio长读长测序与七种组学技术（WGS、RNA-seq、GM-seq、CUT&Tag、Hi-C等），构建了迄今最完整的猪等位基因调控图谱。研究团队开发了相位标记(phase-tag)分型策略，将分型错误率控制在0.1-0.25%，显著优于传统三重分型法。本研究针对亲本效应(POE)调控机制这一遗传学难题，通过构建欧亚杂交猪模型，整合长读长测序与多组学技术，系统解析了DNA甲基化、组蛋白修饰和三维基因组结构对基因印记的协同调控。
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