PNAS：sRNA測序揭示雜種優勢之謎

　　Illinois大學的功能基因組學副教授Steve Moose及其團隊發現了玉米雜種優勢的新因素，即20至25個核苷酸長的雙鏈小RNA分子sRNA。文章發表在6月26日的Proceedings of the National Academy of Science雜志上。

　　“雜種優勢”是指不同親本植物雜交形成的子代具有更高的生長活力或健康水平、抗病能力和其他優良品質。自從二十世紀早期發現孟德爾定律以來，科學家就在爭論雜種優勢背后的遺傳學因素。二十世紀二十年代到五十年代間盛行的理論，將雜種優勢與單個基因或基因互作聯系起來，而隨著科學的發展，許多科學家并不贊同這一理論。“雜種優勢應該涉及了整個基因組，”Moose說。

　　1953年DNA的發現轉變了人們的思維模式，但對于雜種優勢現象還沒有一個統一的理論。隨著新一代遺傳學技術的發展，科學家發現基因已經不能解釋雜種優勢現象中的一切。

　　sRNA是1998年在線蟲中發現的，它們維持基因組整體性、引起基因多樣性并控制基因表達，而這些特性都可能與雜種優勢現象有關。研究人員認為sRNA應該是雜種優勢的成因之一。

　　研究人員采用了Illumina/Solexa 1G Genome Analyzer測序平臺，對兩種玉米自交系(B73 和Mo17)及其雜交子代的sRNA圖譜差異進行了比較研究。樣品取自玉米的芽尖和發育中的果穗，這兩種組織生長快速并且控制著玉米雜交作物的生長。

　　測序產生了海量數據，研究人員根據這些數據的重要性進行了縮減。研究發現雜交作物遺傳自親本的siRNA形成了sRNA圖譜的主要差異，而siRNA能影響基因表達。研究還發現雜交并不產生新siRNA，但由于分別遺傳了親本雙方的siRNA，雜交子代的siRNA種類比親本更復雜。親本之間siRNA 的差異主要是重復片段造成的，這些重復片段是活性反轉錄轉座子形成的。反轉錄轉座子能在基因組中轉移并擴增。

　　玉米基因組重復序列的數量和復雜性比擬南芥或水稻大的多，不過研究發現與擬南芥或水稻相似，玉米基因組中的24-nt siRNA在兩個親本中豐度不同，且在雜交子代中也顯示出下調趨勢。令人驚訝的是，當mop1編碼的RNA聚合酶2發生突變廣泛降低24-nt siRNA水平時，雜交子代能夠完全維持雜交優勢。一些反轉錄轉座子家族生成的21C22-nt siRNA的水平在兩個親本及雜交子代中各不相同。研究人員認為這些siRNA的差異使玉米獲得了大量的遺傳學多樣性能在基因組水平上調節轉座子和基因，而這可能就是玉米具有高度雜種優勢的原因。

　　研究人員希望他們的工作能夠為科學家選擇用于雜交的自交系提供幫助。