近日，華中農業大學涂金星教授和楊慶勇教授團隊研究成果以“Comparison of dynamic 3D chromatin architecture uncovers heterosis for leaf size in Brassica napus”為題在Journal of Advanced Research發表。研究首次從染色質三維結構的視角下探究甘藍型油菜雜種優勢的潛在影響機制。         雜種優勢(Heterosis)是生物界普遍存在的遺傳現象，指雜合體在一種或多種性狀（如生活力、生長勢、繁殖力、抗逆性、產量、品質等）上優于雙親的現象。雜種優勢育種在農業生產中的成功應用為提高農作物產量、解決糧食危機、保障糧食安全等方面做出了巨大貢獻。為進一步提高雜種優勢的利用潛力，充分發揮其更好的引領雜交種選育和指導人類生產的重要作用，進一步深入研究其機理，尤其是分子遺傳基礎方面，具有重要科學意義。然而現有研究較多關注一維層面的DNA序列引起的遺傳變異對子代雜種優勢的影響，忽略了染色質在三維空間中對雜種優勢的影響，雜種優勢現象背后的機制仍不完全清楚。        在該研究中，研究者通過構建甘藍型油菜群體篩選出強、弱雜種優勢組合各2組。通過利用三維基因組、全基因組重測序、轉錄組及表型數據，探究基因組三維空間結構對油菜苗期雜種優勢的潛在影響。         研究表明，相對于親本，雜交種F1中19–21%的染色質三維結構compartment（區室）發生變化；并且相對于弱優勢雜交種，強優勢雜交種具有更多的A區室（轉錄活躍，更加開放的染色質）。進一步研究發現，雜交種差異的染色質三維結構區域與父母本之間的遺傳差異呈現明顯的共定位。此外，與弱優勢雜交種相比（22–31%），強優勢雜交種中相對開放的染色質三維結構促使其具有表達顯性的基因中表達高于雙親的類型占比更高（46–64%）。有趣的是，研究同時發現強優勢雜交種中相對開放的染色質三維結構促使其具有更多上調表達的生長素相關基因。通過植物激素測量和細胞學實驗觀察發現，生長素含量的增加加快了強優勢雜交種的細胞周期，進而促進葉片細胞增殖和擴大，使得葉片面積更大。綜上所述，該研究從染色質三維結構的視角，解析了親本間遺傳差異對雜種優勢形成的潛在機制，為探究植物雜種優勢形成的生物學基礎提供了新思路。          華中農業大學信息學院博士生胡悅、植科院博士生熊杰為該論文共同第一作者。信息學院楊慶勇教授、植科院涂金星教授為該論文共同通訊作者。該研究獲得國家重點研發計劃（2021YFF1000100）、湖北省科技重大專項(2021ABA011)、國家自然科學基金(32070559)、湖北省自然科學基金（2019CFA014）等項目資助。