教授发表Nature综述介绍杂种优势

　　

生物通报道：杂种优势（Heterosis）是指当两个非常相近的物种杂交的时候，产生的杂交种有可能显示出优秀的性状，对于这种自然进化中的重要因素，科学家们实际上了解的还并不多，近期来自南京农业大学，美国德州大学的植物分子遗传学教授陈增建（Z.Jeffrey Chen）教授从基因组学和表观遗传学的角度，阐述了杂种优势的分子机制，并介绍了一些最新的研究成果。

这篇文章公布在Nature Reviews Genetics杂志上，陈增建教授是世界多倍体和杂种优势研究领域的领军人物，在表观遗传调控（包括DNA甲基化、组蛋白修饰和小RNA）与多倍体基因的差异表达以及杂种优势形成的主要分子机理研究上做了大量开创性的工作，2010年入选中组部第三批“****”，2011年5月在南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室履职。2012年申请并共同主持、承担国家自然科学基金“十二五”第二批重大项目“作物多倍体形成过程中性状变异的分子机制”。

杂种优势广泛存在于植物和动物中，虽然有多种理论解释这种现象产生的原因，但是造成这种现象的分子基础仍不清楚。近几年来，利用转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表观和系统生物学等对异源多倍体和一般杂交种开展了广泛和深入的研究，为杂种优势的分子基础提供了新的见解。

文章介绍道，从基因组学和表观遗传学的角度来看，杂种优势来自父、母本基因组等位基因之间的相互作用，从而改变有关基因的调控网络，促进生长，提高抗逆性和适应性。例如，在异源多倍体和杂交种中的关键调控基因的表观遗传修饰可以改变其生理和代谢调控网络，从而导致杂种优势。这种研究观念上的进步有助于利用杂种优势，提高动、植物的产量。

陈增建教授研究组之前曾利用拟南芥研究发现，在杂交植物和多倍体植物中，与光合作用和淀粉代谢有关的基因的表达得到了增加，在白天的时候，表达量是其亲本的好几倍。杂交植物和多倍体植物表现出更多的光合作用、叶绿素和淀粉积聚，所有这些导致植株更加高大。

由此研究人员在杂交植物和多倍体植物中发现了生理时钟调节子和生长势（growth vigor）之间的直接联系。生理时钟控制着植物和动物的生长、代谢和适切性。研究人员发现，在白天的时候，杂交植物和多倍体植物中的一些调节子——转录抑制子被更多地抑制，导致光合作用和淀粉积聚增加。

原文摘要：

Genomic and epigenetic insights into the molecular bases of heterosis

Heterosis, also known as hybrid vigour, is widespread in plants and animals, but the molecular bases for this phenomenon remain elusive. Recent studies in hybrids and allopolyploids using transcriptomic, proteomic, metabolomic, epigenomic and systems biology approaches have provided new insights. Emerging genomic and epigenetic perspectives suggest that heterosis arises from allelic interactions between parental genomes, leading to altered programming of genes that promote the growth, stress tolerance and fitness of hybrids. For example, epigenetic modifications of key regulatory genes in hybrids and allopolyploids can alter complex regulatory networks of physiology and metabolism, thus modulating biomass and leading to heterosis. The conceptual advances could help to improve plant and animal productivity through the manipulation of heterosis.

作者简介：

陈增建教授现任美国德克萨斯大学植物分子遗传学D.J.Sibley百年讲席教授(D. J. Sibley Centennial Professor)和南京农业大学特聘教授，是世界多倍体和杂种优势研究领域的领军人物，在表观遗传调控（包括DNA甲基化、组蛋白修饰和小RNA）与多倍体基因的差异表达以及杂种优势形成的主要分子机理研究上做了大量开创性的工作，先后主持了10余项由美国卫生生命研究所（NIH）和美国自然科学基金（NSF)等资助的重大项目，并在Nature, Nature Biotechnology, PNAS, Genes & Development, Molecular Cell, Trends in Genetics, Genome Research, Plant Cell 等刊物上发表90余篇SCI论文。曾应邀到美国（哈佛大学、耶鲁大学、加州伯克利大学等）、英国（剑桥大学、牛津大学等）、法国、德国、瑞士、荷兰、奥地利、日本、中国（香港）、南韩、印度、巴西等国家和地区以及表观遗传学、植物生物学Gordon研讨会、国际植物学大会等作学术报告100余次。多次担任国际动植物基因组大会、国际多倍体杂种优势表观遗传大会、国际棉花基因组大会、以及美国植物生物学家年会的研讨会组织者。最近，起草并发表了棉花基因组测序的白皮书(Plant Physiol. 2007, 145:1303-1310)，为棉花基因组测序奠定了基础，，继续主持美国自然科学基金第二期（5－10年）棉花基因组的重大课题。先后主持了10余项由美国卫生健康研究所（NIH）和美国自然科学基金（NSF)等资助的重大项目，并长期担任美国自然科学基金（NSF)和美国农业部（USDA）的项目评审专家, 任两届USDA项目评审主任专家(Panel Manager)。任BMC PlantBiology基因组学部门主编，并为其他10多个国家和地区的基金会及Science, Nature Genetics，PNAS, JBC, Current Biology, Genome Research，Plant Cell 等40余家杂志审评。
 
2011年获Fubbright美国－英国高级学者奖，剑桥大学三一学院会士，入选美国科学促进会会士（American Association for the Advancement of Science,简称“AAAS”Fellow)。引证他的杰出贡献在于植物基因组学和农业，特别是对多倍体和杂种优势的遗传学和表观遗传学用于植物改良方面的开创性工作。

2010年入选中组部第三批“****”，2011年5月在南京农业大学农学院正式履职。