Inavelsdepression definieras som nedsatt kondition eller prestationsförmåga till följd av ökad homozygositet hos avkommor på grund av successiv inavel, medan heterosis hänvisar till en hybrids överlägsenhet över sin förälder till följd av ökningen av heterozygositet. Dessa två närbesläktade fenomen är av grundläggande betydelse för växtförädling och evolutionsbiologi.
Trots en omfattande förståelse av heteros har den genetiska grunden för inavelsdepression diskuterats under lång tid, särskilt hos självpollinerande arter som ris. Därför utförde Xiaodong Xu och hans kollegor i Zhang och Ouyangs grupp en fullständig dissektion av den genetiska grunden för inavelsdepression, med hjälp av en kontinuerlig inavelspopulation härledd från ett elithybridris.
Resultaten publiceras i tidskriften Science China Life Sciences .
Varierande grader av inavelsdepressioner upptäcktes för alla egenskaper utom rubrikdatum, som visade kontinuerliga och minskade nedgångar från F1 till F5 generation på grund av den kontinuerliga halveringen av heterozygositet mellan generationer.
Med hjälp av tre panikelegenskaper som modeller, fann man att ökad homozygositet för alleler vid kvantitativa egenskaper loci (QTLs) med positiva dominanta effekter, vilket bidrog till heteros av hybriden i förhållande till dess föräldrar, kan sänka avkommans prestanda och förklara en stor del av inavelsdepression. Dessa loci med dominerande effekter utgör huvudkorrelationen mellan heteros och inavelsdepression.
Men, till skillnad från heterosis, skulle ett partiskt transmissionsförhållande av alleler för QTLs med antingen dominanta eller additiva effekter i segregationsdistorsionsregionen också förändra den förväntade homozygositeten och därmed leda till lätta depressionseffekter. När en allel med låg prestation företrädesvis överfördes till avkomman på grund av segregationsdistorsion, kommer omfattningen av depression att öka.
Dessutom kan två-lokus-interaktioner ändra omfattningen och riktningen av depressionseffekterna av målloci, och övergripande interaktioner skulle främja inavelsdepression bland generationer. Dessutom utvärderades den faktiska inavelsdepressionen mellan generationer med hänsyn till heterozygositetsförfallet i bakgrunden efter inavel.
Forskarna fann inkonsekventa eller olika grader av bakgrundsdepression från F2 till F3 generation som antar olika genotyper av mållokuset, vilket kan påverka den faktiska depressionseffekten av lokuset på grund av epistas.
Sammantaget tyder resultaten på att den genetiska arkitekturen för inavelsdepression och heteros är nära kopplad men också skiljer sig åt i sina inneboende mekanismer, vilket utökar förståelsen för hela genomarkitekturen för inavelsdepression. Det kommer att hjälpa uppfödare att integrera högeffektiva QTL:er och heterotiska heterozygoter för att utveckla högavkastande grödor i framtiden.
Denna studie rapporterades av Qifa Zhang och Yidan Ouyangs grupp från National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan, Kina.
Mer information: Xiaodong Xu et al, Den genetiska grunden och processen för inavelsdepression i ett elithybridris, Science China Life Sciences (2024). DOI:10.1007/s11427-023-2547-2
Journalinformation: Science China Life Sciences
Tillhandahålls av Science China Press
