Chen2013 杂优 概念

Chen, Z. J. (2013). Genomic and epigenetic insights into the molecular bases of heterosis. Nature Reviews. Genetics, 14(7), 471–82. http://doi.org/10.1038/nrg3503

杂种优势，也称为杂种活力，广泛存在于植物和动物中，但是这种现象的分子基础仍然难以捉摸。最近使用转录组学，蛋白质组学，代谢组学，表观基因组学和系统生物学方法的杂交和异源多倍体研究提供了新的见解。新兴的基因组和表观遗传学观点表明，杂种优势起源于亲本基因组之间的等位基因相互作用，导致促进生长，胁迫耐受性和杂种适应性的基因的改变的编程。例如，杂合体和异源多倍体中关键调节基因的表观遗传修饰可以改变生理学和代谢的复杂调节网络，从而调节生物量并导致杂种优势。概念的进步可以通过操纵杂种优势帮助提高植物和动物的生产力。

杂种通过在不同的品种，种族或植物或动物物种之间的交叉受精形成。约瑟夫·科勒勒特（1733-1806）记录，一些烟草杂交种超过他们的父母在生长vigour1。一个世纪后，在1876年，查尔斯·达尔文2系统地表征了超过60个植物物种的生长模式，并得出结论：“完全生长的杂交植物明显比自体受精的植物更高和更有活力。”现在是众所周知的杂交植物，例如玉米，或杂种动物，例如一些狗，比它们的父母更有力地且适应性地生长。对于含有多于两组染色体的异源多倍体植物，例如小麦和棉花，也是如此。这种现象被称为杂种优势或杂种优势。术语杂种优势首先由乔治·舒尔（George Shull）在1914年的讲座中提出，后来他说：“生物的生长速度，其生长的快速性，其高度和一般的健壮性，与生物体的不相似程度正相关配子通过其联合形成生物体。 “11他进一步指出，”虽然所有的杂种优势都是杂种优势，但不是所有的杂种优势都可以称为“杂种优势”。11杂种是一个更广泛的术语，包括体细胞杂种和杂合子，如单基因座杂种优势;然而，这些术语常常同义地使用。值得注意的是，在一些报告中，术语杂种优势限于作物或杂交生物体中与其近交亲本相比的杂种优势，而杂种优势适用于自然种群。在本评论中，我采用更广泛的术语“杂种优势”，但在描述特征时指“活力”。玉米的杂种改变了植物育种和生产。自从20世纪30年代开始使用杂种后，玉米的产量稳步增加了6倍或更多12,13。尽管其重要性，但是对于杂种优势的分子机制了解很少3-5,10。这次审查的重点是基因组，蛋白质组学，代谢，表观遗传和网络研究杂交和多倍体最近的调查结果，并突出了一些可测试的杂种优势模型。这些研究表明，单基因座方法研究杂种优势有局限性，并有转向分析它作为一个复杂的特征。对于相关主题，读者应该参考关于近交繁殖抑制14，杂种不相容性15,16和遗传3,4,7,10和代谢5,6,8模型的优良综述作物杂种优势17。尽管杂种优势已在植物中得到最广泛的研究，但也有人报道了高度和有争议的人类智力18-21，小鼠和农场动物中的生长和繁殖性状以及真菌中的应激反应25。因此，植物中发现的原则可能更广泛地适用于生物体。