杂种优势是指不同遗传背景的两个亲本杂交产生的子一代(杂交F1、杂交种)在生物量、产量等多方面表现优于双亲的现象,一些主要农作物杂交种的推广使用为世界粮食安全保障作出了重要贡献。然而,虽然经过多年的广泛研究,杂种优势产生的遗传机理、特别是分子机制迄今依然还不十分清楚,从而限制了该现象在农业生产中的深入利用。
2021年4月13日,北京大学现代农学院与生命科学学院邓兴旺实验室何光明课题组在《美国科学院院刊》(PNAS)上以Article的形式在线发表题为“Biological pathway expression complementation contributes to biomass heterosis in Arabidopsis”的研究论文,揭示了生物学通路的表达互补调控拟南芥生物量杂种优势的形成。
植物杂种优势往往最明显地表现在生长或生物量上。在植物幼苗生长阶段,地上部分生物量的杂种优势主要体现在:与亲本相比,杂交F1具有更强的生长势,生长速率更快,在相同时间内能够积累更多的生物量。课题组前期对200个拟南芥杂交组合的杂种优势进行了评测,其中Col-0 × Per-1杂交F1表现出最强的生物量杂种优势(Yang et al., 2017, PNAS)。为了深入解析该杂交组合杂种优势形成的分子机制,本研究对该杂交组合的杂交F1及其亲本进行了幼苗发育过程中高分辨率时序动态生长表型及转录组图谱的测定和整合分析。通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)发现,虽然亲本和F1之间基因调控网络总体相对保守,但核心调控网络却表现出明显差异。值得注意的是,网络核心基因所富集到的两个生物学通路(细胞周期和光合作用)在两个亲本之间呈现相反的表达模式,即细胞周期通路的核心基因在一个亲本Col-0中表达水平较高,而光合作用通路的核心基因则在另一个亲本Per-1中表达水平较高。令人感兴趣的是,在幼苗发育过程中,这两个通路的核心基因在杂交F1中表现为时空上显性互补的高亲表达模式。该结果暗示,杂交子一代可通过整合两个亲本分别在细胞分裂和光合作用这两个对植物生长发育至关重要的生物学通路活力上的优势从而获得强于两个亲本的生长优势。该发现对农作物杂交育种具有指导性意义。
光合作用和细胞周期通路关键基因的高亲显性表达互补调控幼苗生长杂种优势
该研究由北京大学现代农学院与生命科学学院完成,现代农学院博士生刘文文为论文第一作者,邓兴旺教授和何光明副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室以及北大-清华生命科学联合中心的资助。
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
邓兴旺实验室何光明课题组揭示生物学通路的表达互补调控植物生物量杂种优势
本站小编 Free考研考试/2021-12-20
相关话题/基因 网络 细胞 农学院 生物学
白凡课题组与合作者在Nature Communications发文揭示细菌细胞壁生长定量规律
2021年4月12日,《自然·通讯》(NatureCommunications)在线发表了北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)、生命科学学院白凡课题组的合作研究论文“Probingbacterialcellwallgrowthbytracingwall-anchoredproteincomp ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20林一瀚课题组在Mol Cell发文 报道TFp300共凝聚调控基因转录爆发动力学
p300和它的同源基因CREB-bindingprotein(CBP)是转录调控过程中发挥重要作用的转录共激活因子【1】。p300/CBP的突变或者染色体易位会引起基因表达紊乱和疾病的发生【2】。前人的研究结果表明,p300/CBP至少通过两种方式来调控基因转录【3】。一方面,p300/CBP可以作 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20生命科学学院李磊研究组在植物miRNA调控网络研究中取得进展
2021年3月2日,北京大学生命科学学院李磊研究组在GPB杂志在线发表了题为“StructuralandFunctionalAnalysesofHubMicroRNAsinanIntegratedGeneRegulatoryNetworkofArabidopsis”的研究论文。本项研究主要构建解析了 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20心理与认知科学学罗欢课题组和合作者开发操控人脑工作记忆的“动态扰动”新范式并建立神经网络动力学模型
工作记忆指对外界信息的短暂存储和操作能力,是脑认知核心功能。记住和拨打一个新号码,和朋友聊天,听一场讲座,都需要工作记忆的参与。心理与认知科学学院、麦戈文脑研究所罗欢研究员课题组在以往发现基础上,成功开发出一种全新“动态扰动”行为范式,通过在记忆保持阶段呈现有特定时间关系的多个动态亮度序列对人类序列 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20张泽民课题组发表单细胞数据整合新方法
2月18日,北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)、生命科学学院、北京未来基因诊断高精尖创新中心(ICG)、生命科学联合中心(CLS)张泽民实验室联合百奥智汇在期刊GenomeBiology上发表了题为“iMAP:integrationofmultiplesingle-celldatasets ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20新材料学院基于材料基因大数据研发的“未名材料解析系统”投入应用服务
“一代材料、一代产业”,材料研制周期长、检测分析困难等问题一直限制着新材料的研发与应用。2016年国家启动了材料基因工程重点研发计划目的是用新的研究范式(高通量计算、高通量制备、高通量检测及构建材料数据库)加速新材料研发速度。北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授于2016年联合多所高校、研究机构和 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20张泽民课题组与合作者揭示多癌种内髓系细胞特征图谱
2021年2月4日,北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)、生命科学学院、北京未来基因诊断高精尖创新中心(ICG)张泽民课题组联合北京大学肿瘤医院步召德课题组和季加孚课题组,在国际期刊Cell上发表了题为“APan-CancerSingle-CellTranscriptionalAtlasof ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20生命学院李程课题组与合作者揭示人类大脑进化的三维基因组调控机制
2021年1月27日,中国科学院昆明动物研究所宿兵研究员、北京大学生命科学学院李程研究员与中国科学院数学与系统科学研究院张世华研究员合作,以“3DGenomeofmacaquefetalbrainrevealsevolutionaryinnovationsduringprimatecorticoge ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20生物物理团队李方廷、欧阳颀与数学学院李铁军等揭示噪声驱动的细胞不同状态间跳转的动力学机理
细胞生活在不断变化的复杂环境中。通过信号转导通路,细胞传递外部信号和刺激到细胞内部的调控网络,产生反应和应激。对于噪声在信号转导过程中的作用和对细胞状态的影响,人们还缺乏直接的实验证据和定量的研究。为了研究噪声在细胞信号转导通路中的作用,北京大学物理学院、前沿交叉学科研究院定量生物学中心李方廷、欧阳 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20生命学院李磊课题组在细胞壁miRNA功能研究中取得进展
2020年1月11日,北京大学生命科学学院李磊研究员课题组在ThePlantCell杂志在线发表了题为“MicroRNA775RegulatesIntrinsicLeafSizeandReducesCellWallPectinLevelsbyTargetingaGalactosyltransfera ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20