記者23日從中國科學院昆明動物研究所獲悉，該所張亞平院士團隊近期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，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。相關研究成果發表在國際生物學刊物《分子生物學與進化》。
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，其預測一直是技術瓶頸。此外，雜交育種中還可能產生一些劣勢，如繁殖力下降、生長發育受阻等，這些現象通常與線粒體與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與核基因組的匹配，一直是進化生物學研究的熱點問題。
張亞平院士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份家牛基因組數據。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與核基因組不匹配現象。然而，選擇作用通過富集瘤牛組分，提升了線粒體拷貝數，改善了線粒體功能，從而緩解了核質互作的削弱。這一發現揭示了核質互作進化中通過改變線粒體數量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。
該研究不僅為理解家牛雜交育種中的核質互作機制提供了新視角，還為雜交優勢精準預測提供了潛在的分子工具，有望推動雜交育種技術進一步發展。
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