Wetenschap
De genetische basis en het proces van inteeltdepressie bij een elite hybride rijst
Inteeltdepressie wordt gedefinieerd als verminderde fitheid of prestaties als gevolg van toenemende homozygotie van nakomelingen als gevolg van opeenvolgende inteelt, terwijl heterosis verwijst naar de superioriteit van een hybride ten opzichte van zijn ouder als gevolg van de toename van heterozygotie. Deze twee nauw verwante verschijnselen zijn van fundamenteel belang voor de gewasveredeling en de evolutionaire biologie.
Ondanks een alomvattend begrip van heterosis, wordt er al lange tijd gedebatteerd over de genetische basis van inteeltdepressie, vooral bij zelfbestuivende soorten zoals rijst. Daarom voerden Xiaodong Xu en zijn collega's in de groep van Zhang en Ouyang een volledige ontleding uit van de genetische basis van inteeltdepressie, met behulp van een continue inteeltpopulatie afgeleid van een elite hybride rijst.
De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science China Life Sciences .
Er werden variabele gradaties van inteeltdepressies gedetecteerd voor alle eigenschappen behalve de kopdatum, wat een continue en verminderde daling ten opzichte van F1 laat zien tot F5 generatie als gevolg van de voortdurende halvering van heterozygotie tussen generaties.
Met behulp van drie pluimkenmerken als modellen werd ontdekt dat verhoogde homozygotie voor allelen op kwantitatieve kenmerkloci (QTL’s) met positieve dominante effecten, die hebben bijgedragen aan de heterosis van de hybride ten opzichte van zijn ouders, de prestaties van het nageslacht kan verlagen en een grote deel van de inteeltdepressie. Deze loci met dominante effecten vormen de belangrijkste correlatie tussen heterosis en inteeltdepressie.
Anders dan heterosis zou een vertekende transmissieverhouding van allelen voor QTL's met dominante of additieve effecten in het segregatievervormingsgebied echter ook de verwachte homozygotie veranderen en dus tot lichte depressieve effecten leiden. Wanneer een allel met lage prestaties bij voorkeur wordt overgedragen op het nageslacht vanwege segregatievervorming, zal de mate van depressie toenemen.
Bovendien kunnen interacties op twee locaties de omvang en richting van de depressie-effecten van de doelloci veranderen, en algemene interacties zouden inteeltdepressie tussen generaties bevorderen. Bovendien werd de daadwerkelijke inteeltdepressie tussen generaties geëvalueerd, rekening houdend met het verval van de heterozygotie op de achtergrond na inteelt.
De onderzoekers vonden inconsistente of verschillende gradaties van achtergronddepressie bij de F2 tot F3 generatie die uitgaat van verschillende genotypen van de doellocus, wat het daadwerkelijke depressie-effect van de locus als gevolg van epistasis kan beïnvloeden.
Alles bij elkaar suggereren de resultaten dat de genetische architectuur van inteeltdepressie en heterosis nauw met elkaar verbonden zijn, maar ook verschillen in hun intrinsieke mechanismen, wat het begrip van de gehele genoomarchitectuur van inteeltdepressie vergroot. Het zal veredelaars helpen bij het integreren van hoogefficiënte QTL's en heterotische heterozygoten om in de toekomst gewassen met een hoge opbrengst te ontwikkelen.
Deze studie werd gerapporteerd door de groep van Qifa Zhang en Yidan Ouyang van het National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan, China.