中國農大王向峰和張子丁團隊利用雜交蛋白互作組來預測上位性效應在水稻雜種優勢中的作用

2021-02-28 萊肯生物

雙親基因組上的遺傳變異能夠產生等位基因互作（上位性），這是雜種優勢產生的重要機制，而蛋白互作是重要的方式。最近，中國農業大學王向峰和張子丁團隊利用雜交蛋白互作組來預測上位性效應在水稻雜種優勢中的作用。

研究人員通過秈稻9311和粳稻日本晴的蛋白互作預測模擬了亞種間的雜交互作情況。研究者發現了4612個F1特異性的蛋白互作，佔到總雜交互作組蛋白的20.5%。參與這些F1特異性互作蛋白的基因編碼代謝酶。另外，為了分析這些F1特異性互作蛋白在雜種優勢中的遺傳作用，研究者分別以顯性、超顯性和上位性模型來通過基因組選擇分析預測性狀，發現上位性模型下如果將F1特異性互作蛋白相關的SNP去除後，預測的精度會降低，但是卻不會影響顯性、超顯性模型下的預測結果。

這些F1特異性互作蛋白將具有重要的研究價值。

The Plant Journal, 17 November 2019

The Hybrid Protein Interactome Contributes to Rice Heterosis as Epistatic Effects

Author

Hong Li, Shuqin Jiang, Chen Li, Lei Liu, Zechuan Lin, Hang He, Xing‐Wang Deng, Ziding Zhang, Xiangfeng Wang*

*: National Maize Improvement Center, College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, China

Abstract

Heterosis is the phenomenon in which hybrid progeny exhibits superior traits in comparison with those of their parents. Genomic variations between the two parental genomes may generate epistasis interactions, which is one of the genetic hypotheses explaining heterosis. We postulate that protein‐protein interactions specific to F1 hybrids (F1‐specific PPIs) may occur when two parental genomes combine, as the proteome of each parent may supply novel interacting partners. To test our assumption, an inter‐subspecies hybrid interactome was simulated by in silico PPI prediction between rice japonica (cultivar Nipponbare) and indica (cultivar 9311). 4,612 F1‐specific PPIs accounting for 20.5% of total PPIs in the hybrid interactome were found. Genes participating in F1‐specific PPIs tend to encode metabolic enzymes and are generally localized in genomic regions harboring metabolic gene clusters. To test the genetic effect of F1‐specific PPIs in heterosis, genomic selection analysis was performed for trait prediction with additive, dominant and epistatic effects separately considered in the model. We found that the removal of SNPs associated with F1‐specific PPIs reduced prediction accuracy when epistatic effects were considered in the model, but no significant changes were observed when additive or dominant effects were considered. In summary, genomic divergence widely dispersed between japonica and indica rice may generate F1‐specific PPIs, part of which may accumulatively contribute to heterosis according to our computational analysis. These candidate F1‐specific PPIs, especially for those involved in metabolic biosynthesis pathways, are worthy of experimental validation when large‐scale protein interactome datasets are generated in hybrid rice in the future.

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