近日，以色列学者Shai Torgeman等在PNAS上发表了题为“Epistatic QTLs for yield heterosis in tomato”的文章，利用番茄自交系和野生型种质进行QTL分析产量相关表型，最终达到果实产量提高20%-50%，揭示了通过上位基因互作提高作物产量的育种路径。

关键词：上位；优势；育种

doi : 10.1073/pnas.2205787119

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使用单引物富集技术(SPET)对 BC2S6 BIL 进行了基因分型 ,计算了标记之间的重组频率，并绘制了每个标记在12条番茄染色体的遗传图谱和物理图谱上的位置。

图1.双亲BIL的基因组组成

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收获时对每株植物进行以下表型分析：植株重量(PW)、平均果实重、糖度(TSS)和总产量(TY)，结果纯合BIL相对于BILHs和LEA增加了50%的产量。

图2. 鉴定BILs和BILHs中的单产量QTL

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在BIL中，检测到大多数非加性互作。在所有情况下，在双渗入BIL中测量的产量和果实重量的结果未能达到两个QTL单独影响的总和。BILs中的纯合等位基因和BILHs中的杂合等位基因可以是上位基因，但在群体中不一定是优势。

图3. 番茄种质全基因组QTL定位图

图4. 番茄产量优势相关的上位QTL

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结果表明，双杂合基因型的果实产量对比亲本增加了22%，通过温室种植的双杂合子的F2群体对比，双杂合子代番茄沿主枝产生了更多的花序，表明花序数量的增加是番茄增产的原因之一。

图5. 在商业试验地中种植番茄产量的上位性QTL定位

此研究描述了优势育种中 F1 杂交种相对于其最佳亲本的生产力，包括显性、过度显性、上位等多种机制。基于GWAS通过模式植物番茄的产量上位QTL分析，表明亲本基因组之间需要非常特异性的互作才能产生高产品种。