記者3月10日從中國科學院昆明動物研究所獲悉,中國科學院院士張亞平團隊日前聯合國內外畜牧研究團隊,在家牛雜交育種領域取得重要突破。研究團隊揭示了家牛雜交群體中線粒體DNA與核基因組的相互作用規律,并提出了基于核質互作的雜種優勢預測新方法。相關研究成果日前發表在國際學術期刊《分子生物學與進化》上。
雜交育種是農業生產中提升生產性能、保障糧食安全的關鍵技術。通過引入遺傳關系較遠的親本進行雜交,雜交后代往往能夠表現出優于親本的生產性能。這種現象被稱為雜種優勢。然而,雜種優勢的遺傳機制復雜,預測難度大,一直是制約雜交育種技術發展的瓶頸。此外,雜交育種過程中還可能產生繁殖力下降、生長發育受阻等問題,這些問題通常與線粒體和細胞核之間的不兼容有關。
線粒體DNA與核基因組遵循不同的遺傳模式,它們之間的相互作用對維持線粒體功能至關重要。遠緣物種雜交可能導致線粒體DNA與核基因組之間的不匹配,進而影響線粒體功能,產生雜交劣勢。因此,如何協調雜交后代的線粒體DNA與核基因組的匹配問題,一直是進化生物學研究的熱點。
研究團隊以家牛雜交育種中常用的普通牛和瘤牛為研究對象,分析了近1000份家?;蚪M數據。研究發現,在非洲雜交家牛群體中,線粒體DNA全部來自普通牛,而核基因組主要來自瘤牛,表現出明顯的線粒體DNA與核基因組不匹配現象。研究結果顯示,選擇作用不斷清除非洲家牛核基因組中的普通牛組分,增加了線粒體DNA與核基因組之間的不匹配程度,減弱核質互作。同時,選擇作用通過富集瘤牛組分,影響線粒體相關的基因表達,提升線粒體拷貝數,改善線粒體功能,緩解和補償了核質互作。這一發現揭示了核質互作進化中的新型核基因補償機制,并表明線粒體DNA拷貝數可以作為預測雜交優勢或劣勢的新型分子標記,有望推動雜交育種技術進一步發展。
記者3月10日從中國科學院昆明動物研究所獲悉,中國科學院院士張亞平團隊日前聯合國內外畜牧研究團隊,在家牛雜交育種領域取得重要突破。研究團隊揭示了家牛雜交群體中線粒體DNA與核基因組的相互作用規律,并提出了基于核質互作的雜種優勢預測新方法。相關研究成果日前發表在國際學術期刊《分子生物學與進化》上。
雜交育種是農業生產中提升生產性能、保障糧食安全的關鍵技術。通過引入遺傳關系較遠的親本進行雜交,雜交后代往往能夠表現出優于親本的生產性能。這種現象被稱為雜種優勢。然而,雜種優勢的遺傳機制復雜,預測難度大,一直是制約雜交育種技術發展的瓶頸。此外,雜交育種過程中還可能產生繁殖力下降、生長發育受阻等問題,這些問題通常與線粒體和細胞核之間的不兼容有關。
線粒體DNA與核基因組遵循不同的遺傳模式,它們之間的相互作用對維持線粒體功能至關重要。遠緣物種雜交可能導致線粒體DNA與核基因組之間的不匹配,進而影響線粒體功能,產生雜交劣勢。因此,如何協調雜交后代的線粒體DNA與核基因組的匹配問題,一直是進化生物學研究的熱點。
研究團隊以家牛雜交育種中常用的普通牛和瘤牛為研究對象,分析了近1000份家?;蚪M數據。研究發現,在非洲雜交家牛群體中,線粒體DNA全部來自普通牛,而核基因組主要來自瘤牛,表現出明顯的線粒體DNA與核基因組不匹配現象。研究結果顯示,選擇作用不斷清除非洲家牛核基因組中的普通牛組分,增加了線粒體DNA與核基因組之間的不匹配程度,減弱核質互作。同時,選擇作用通過富集瘤牛組分,影響線粒體相關的基因表達,提升線粒體拷貝數,改善線粒體功能,緩解和補償了核質互作。這一發現揭示了核質互作進化中的新型核基因補償機制,并表明線粒體DNA拷貝數可以作為預測雜交優勢或劣勢的新型分子標記,有望推動雜交育種技術進一步發展。
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