中文摘要：

杂种优势是一种具有重要利用价值的生物学现象而被广泛利用，我国在大豆的三系配套等杂种优势利用方面居国际领先，但杂种优势分子机理研究相对滞后，尚未鉴定出相关的基因，为了有效地预测杂种优势，需从理论上揭示杂优形成的分子基础以提高育种效率。本研究以强优势杂交组合F1(冀豆17×绥农14)及其亲本为试材，利用高通量的基因芯片技术，分析与大豆产量密切相关的结荚-鼓粒期杂交种与其亲本之间的差异表达基因，包括基因表达的模式、分布及功能，进一步将鉴定出的差异表达基因定位到染色体上并进行功能预测，明确差异表达基因与杂种优势关系；在比对玉米、水稻等不同基因组的基础上，鉴定出不同作物间的杂优共性基因。本研究旨在从转录水平上揭示杂种与亲本间基因差异表达与杂种优势的关系，为揭示作物杂种优势形成机理提供分子生物学证据。

结论摘要：

杂种优势是一种生物界中普遍存在，具有重要利用价值的生物学现象。目前大豆杂优的基础研究相对匮乏，从而制约了更大范围内杂种优势的有效利用。本研究以世界上第一个夏大豆杂交种杂优豆1号（不育系W931A×恢复系WR016），阜杂交1号（不育系阜CMS5A ×恢复系阜恢6号），强优势组合F1（冀豆17 ×绥农14），F1（桂春1号×冀豆12）及其亲本12个样本为试材，利用RNA-seq技术对其花苞进行综合分析分析杂交种与其亲本的基因表达谱，筛选差异表达基因，分析其表达模式、分布及功能；明确差异表达基因与杂种优势关系；在比对玉米、水稻等不同基因组的基础上，鉴定出不同作物间的杂优共性基因。主要研究结果如下，1）参考基因组willianms82 94.57%（51232个）的基因得到测序RNA数据支持，参考基因组的基因至少在6个样本中具有RNA支持的基因数量为39609，约占全基因组的73.11%，没有RNA数据支持的仅有2943个基因，占所有基因组的5.43%。2）杂交种和亲本序列相似性与表达差异关系分析表明，亲本序列相似性越低，子代表达越偏向于上升。子代和亲本表达的相关性分析表明，子代表达与母本更相关，子代表达模式与母本更相像，但是子代表达优势可能与父本相似，也可能与母本相似。子代与亲本基因表达差异分析表明子代中加性基因远远高于非加性基因的数量。比较子代与亲本SNP位点差异，发现在母本的表达高于父本的染色体上。相对应的可以看到在这些染色体上子代非加性基因表达偏向母本多于偏向父本的数量。3）基因GC含量与表达的相关性研究表明，基因GC含量影响基因表达，基因GC越含量高其表达值越高，GC含量高的基因在亲本杂交后产生的子代中更易于发生表达变化，GC高的基因相对GC低的基因可能会使得杂种优势性状更容易产生。同时基因家族越大所包含SNP越多，GC含量越高，即进化快的家族，基因GC含量高；GC高的基因在杂交产生的子代中易于发生表达变化。4）申请者在前期研究中发现的部分玉米、水稻的杂优共性基因，在大豆杂优研究中得到了证实。本研究从转录水平上揭示杂种与亲本间基因差异表达与杂种优势的关系，为揭示作物杂种优势形成机理提供分子生物学证据。本项目执行期间，发表SCI收录论文1篇，ISTP收录1篇,国际期刊论文1篇，核心期刊论文3篇，国际会议论文1篇（大会特邀报告），培养硕士研究生2名。