Huang2015 NC 水稻杂优

Huang X., Yang S., Gong J., Zhao Y., Feng Q., Gong H., Li W., Zhan Q., Cheng B., Xia J., Chen N., Hao Z., Liu K., Zhu C., Huang T., Zhao Q., Zhang L., Fan D., Zhou C., Lu Y., Weng Q., Wang Z.-X., Li J., Han B., 2015 Genomic analysis of hybrid rice varieties reveals numerous superior alleles that contribute to heterosis. Nat. Commun. 6: 6258.

开发杂种优势是遗传学在农业中最重要的应用之一。然而，仅部分地理解了杂种优势的遗传机制，并且缺乏来自代表性数目的杂种组合的杂种优势的全局观点。在这里，我们开发了一个综合的基因组方法来构建1,495精英杂交水稻品种及其近交亲本品系的基因组图谱。我们调查38农艺性状和识别130相关基因位点。对杂合基因型的影响的深入分析揭示，在杂种中只有少数几个具有强的超显性效应的基因座，但是在产量和优等等位基因的数量之间观察到强烈的相关性。虽然大多数亲本近交系只有少数优秀的等位基因，高产杂交品种有几个。我们得出结论，许多罕见优越等位基因与积极优势的积累是对异性现象的重要贡献者。

杂合子第一代（F1）代通常具有比其同源亲本更好的性能的现象称为杂种优势或杂种vigour1-3。
杂种作物，特别是杂交水稻和玉米的发育是遗传学在农业中最重要的应用之一，现在世界上超过一半的水稻和玉米产量来自杂交种子，导致产量的巨大提高4。尽管水稻是自花授粉的生物体，并且几乎所有的传统水稻品种都是近交系，但是已经开发了使用基于细胞质（三系杂交系统）和环境敏感（双系杂交系统）遗传雄性不育从20世纪70年代5,6。杂种优势的遗传机制已经由三个非互斥假说解释，包括优势（互补）7,8，超优势9,10和上位性11,12。进一步分子遗传和基因组方法已被用于调查植物中的杂种优势13-19。已证明杂合等位基因的单基因座优势在拟南芥13，番茄14和玉米15中导致杂种优势。在水稻中，indic粳杂种的数量性状基因座分析表明优势互补是杂种优势的主要原因16。最近，使用来自a稻杂种杂交的“永生化F2”群体对产量性状的遗传解剖使得能够评价产量杂种的遗传组成17，这表明遗传组分的相对贡献随不同产量性状而变化。此外，基因组和代谢方法已被应用于预测杂种玉米中的复杂杂种性状。为了阐明水稻杂种优势的遗传基础，我们开发了一个综合的基因组框架，利用人口规模的基因组风景从代表性数量的杂交水稻品种和父母行，以精细尺度映射的异质性位点。我们收集并测序了1,495个杂交水稻品种（F1），这些品种每年种植4.15亿公顷，对农业生产做出很大贡献。杂交水稻品种广泛表型的粮食产量，粮食质量和疾病抗性性状。这种方法使我们能够分析水稻杂交的基因组结构，并确定杂种基因位点和纯合和杂合基因型的遗传效应。这项研究提供了关于杂种活力原理的新见解，并对水稻育种有影响。