雜交育種技術廣泛應用于農業生產領域。這一技術通過引入遺傳關系較遠的親本開展雜交，在雜交后代中實現優于親本的生產性能。然而，雜種優勢的遺傳機制復雜，優勢預測是亟待突破的技術。同時，雜交育種需要克服和排除雜種劣勢的影響。
動物細胞中的線粒體DNA（mtDNA）和核基因組遵循不同的遺傳模式。線粒體與細胞核之間的相互作用是維持線粒體功能的關鍵。遠緣物種之間的雜交干擾雜交子代中mtDNA與核基因組之間的相互作用，影響線粒體電子傳遞呼吸鏈的組裝與功能，導致繁殖力、生產性能、生長發育、環境適應能力下降等雜交劣勢現象，表現為核質不兼容。目前，協調雜交后代的mtDNA與核基因組之間的匹配是進化生物學研究領域的熱點。
中國科學院院士、昆明動物研究所研究員張亞平團隊聯合國內外畜牧研究團隊，選取家牛雜交育種廣泛采用的普通牛和瘤牛雜交體系為研究對象，以核質互作為切入視角，分析了近1000份家牛基因組數據，揭示了雜交群體中mtDNA與核基因組相互作用的動態規律。研究發現，在非洲雜交家牛群體中，mtDNA全部來自普通牛，核基因組主要來自瘤牛，表現為mtDNA與核基因組明顯不匹配。研究顯示，選擇作用不斷清除非洲家牛核基因組中的普通牛組分，增加了mtDNA與核基因組之間不匹配程度，減弱了核質互作，或對線粒體的組裝與功能產生不利影響。同時，研究發現，選擇作用通過富集瘤牛組分，影響線粒體相關的基因表達，提升線粒體拷貝數，改善線粒體功能并緩解和補償削弱的線粒體-細胞核相互作用。
該研究提出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，表明mtDNA拷貝數可作為預測雜交優勢或劣勢的新型分子標記。
相關研究成果以Selection increases mitonuclear DNA discordance but reconciles incompatibility in African cattle為題，發表在《分子生物學與進化》（Molecular Biology and Evolution）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部和中國科學院的支持。
論文鏈接
核補償機制通過調控核基因的表達水平緩解核質不相容
家牛群體mtDNA拷貝數的動態變化規律，可作為雜種優勢預測的新型分子標記
本文鏈接：科學家發現家牛雜種優勢預測新標記http://www.sq15.cn/show-12-727-0.html
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