张启发院士发表权威期刊综述：杂交的遗传优势

来自华中农业大学，亚利桑那大学的研究人员发表综述性文章，提出了一种基因表达与蛋白质量控制的新假说，并指出未来通过深入的研究，能发现杂种优势具体的遗传学和生物化学机制。这一研究成果公布在植物科学权威研究综述期刊 Current Opinion in Plant Biology上。

　　生物通报道：来自华中农业大学，亚利桑那大学的研究人员发表了题为“Heterosis in elite hybrid rice: speculation on the genetic and biochemical mechanisms”的综述性文章，提出了一种基因表达与蛋白质量控制的新假说，并指出未来通过深入的研究，能发现杂种优势具体的遗传学和生物化学机制。这一研究成果公布在植物科学权威研究综述期刊 Current Opinion in Plant Biology上。

文章的通讯作者为华中农业大学的张启发教授，张启发教授在去年曾于Science杂志上发表文章，揭示了水稻籼粳亚种间生殖隔离的机理，这对于水稻品种改良具有重要的意义，由此入选了2012年生命科学十大风云人物。

近年来由于水稻功能基因组学研究取得了极大的进步，以及大量超级稻的出现，令水稻成为了一种用于研究杂种优势体系的优良模式作物。研究人员通过超高密度连锁图谱，解析了超级稻产量，及与产量有关性状的遗传机理，发现了杂种优势的主要遗传机制，取得了许多研究突破。

此前张启发教授研究组就发现了水稻杂种不育性的关键所在，指出一组三个基因是许多杂交水稻品种无法将它们基因传递给下一代的主要原因，从而提出了一种模型，认为在所有水稻品种中都存在的杂种不育现象，这些发现将有助于对作为主要食物储备的水稻进行遗传改良。

在这篇综述中，张启发与另外一位学者提出了一种基因表达与蛋白质量控制的新假说，可以用于解释杂交品种高产的原因，未来通过深入研究，也许能发现杂种优势具体的遗传学和生物化学机制。

此外，今年张启发研究组还发表文章，通过分析一种关键的去甲基化酶的核心催化结构，为解析H3K4去甲基化作用机制提供了结构基础，将有助于进一步分析植物茎生长的去甲基化作用机理。

研究人员发现了一种包含JmjC结构域的蛋白：JMJ703，能作为组蛋白赖氨酸去甲基化酶，特异性的令水稻中所有三种形式的H3K4me去甲基化。编码这一蛋白的基因如果失去功能，就会影响到植物茎的伸长和植物生长，这一过程可能与突变型中细胞分裂素氧化酶表达增加有关。

这项研究发现了H3K4去甲基化酶特异性保守的几个关键残基，由此表明它们可能参与H3K4去甲基化过程。这为H3K4去甲基化作用机制提供了结构基础，将有助于进一步分析植物茎生长的去甲基化作用机理。（生物通：万纹）

原文摘要：

Heterosis in elite hybrid rice: speculation on the genetic and biochemical mechanisms.

Goff SA, Zhang Q.

Because of the tremendous advances in functional genomics and the current availability of a large number of superior hybrids, rice is an excellent model crop system for heterosis research. Genetic dissection of yield and yield component traits of an elite rice hybrid using an ultra-high density linkage map identified overdominance as the principal genetic basis of heterosis in this hybrid. This is not an expected finding based on the reported effects of single genes. Here we propose a gene expression and protein quality control hypothesis as one possible explanation for the overdominance in hybrids bred for yield. Future studies will be directed toward the identification of the genetic and biochemical mechanisms underlying the biology of hybrid vigor.