玉米籽粒灌浆期杂种优势的转录组学解析：揭示籽粒发育调控的遗传与分子机制

《Plant Molecular Biology》：Comparative transcriptomic analysis of heterotic maize development during kernel filling

为探究杂种优势（Heterosis）的分子机制，研究人员以玉米杂种优势杂交种豫单 132（Yudan132）为对象，分析其与亲本在籽粒发育 4 个阶段的差异表达基因（DEGs）。结果发现 DEGs 参与多种代谢途径，转录因子 bZIP88 或影响籽粒发育。该研究揭示了杂种优势的遗传作用及籽粒发育调控机制。

　　杂种优势指杂交种相较于其亲本表现更优的现象，是植物育种策略的基础。但杂种优势的分子机制仍不明确。本研究聚焦玉米杂种优势杂交种豫单 132，它在农艺性状上优于亲本，如穗和籽粒大小、籽粒重量以及总产量等。值得注意的是，豫单 132 的储存物质积累增加，包括淀粉、蛋白质含量和籽粒灌浆速率，这些共同促进了籽粒重量的增加。通过基因表达谱分析，研究人员鉴定出豫单 132 及其亲本在籽粒发育四个不同阶段（授粉后 12、20、28 和 40 天）的差异表达基因（DEGs）。这些 DEGs 呈现出加性和非加性表达模式，均对玉米籽粒的杂种优势有贡献。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析显示，这些基因参与代谢途径、次生代谢产物的生物合成、碳代谢、淀粉和蔗糖代谢过程。在这些途径中，富集的 DEGs 主要与过氧化物酶、细胞色素 P450、酮酰辅酶 A 合酶和磷脂酶 D 等基因类别相关。此外，研究人员在 DEGs 中鉴定出转录因子 bZIP88，它在转基因拟南芥中参与种子大小和重量的调控。这些结果表明 bZIP88 在调节籽粒发育中可能发挥作用，进一步暗示已鉴定的 DEGs 参与杂种优势的分子机制。本研究揭示了杂种优势在籽粒中的遗传作用以及调控籽粒发育的分子机制。