8月9日，中國科學院上海生命科學研究院上海植物逆境生物學研究中心朱健康課題組在國際開放獲取學術期刊《細胞發(fā)現(xiàn)》（Cell Discovery）上發(fā)表論文，研究揭示DDM1是調控雜種優(yōu)勢的關鍵表觀遺傳因子。
雜種優(yōu)勢是一種普遍而重要的生物學現(xiàn)象，根據(jù)F1雜交代的表現(xiàn)形式，雜種優(yōu)勢可分為中親雜種優(yōu)勢(Mid-Parent Heterosis,MPH)和超親雜種優(yōu)勢(Best-Parent Heterosis,BPH)。中親雜種優(yōu)勢指的是某一數(shù)量性狀（如株高）F1的表型比兩個親本的均值要大但比最優(yōu)親本的值要�。怀H雜種優(yōu)勢指的是F1的值比最優(yōu)親本還要高。其中，超親雜種優(yōu)勢在農業(yè)生產(chǎn)中意義重大，已廣泛應用于作物育種中。
鑒于雜種優(yōu)勢的重要生物學意義，其機制解析一直是國內外植物科學研究的熱點和難點。但迄今為止，未能全面解析其復雜的分子作用機制。近年來，隨著表觀遺傳學的蓬勃發(fā)展，越來越多的證據(jù)顯示，表觀遺傳學在雜種優(yōu)勢調控中起到了關鍵作用。但具體的作用機理仍知之甚少，一直缺乏有效的實驗證據(jù)。
朱健康課題組常年來關注植物雜種優(yōu)勢的表觀遺傳學研究。該組前期的工作首次明晰了RdDM介導的DNA甲基化機制不是調控雜種優(yōu)勢產(chǎn)生的主要表觀遺傳修飾因子（Zhang et al., PNAS, 2016）。在該研究中，科研人員進一步發(fā)現(xiàn)染色質重塑因子DDM1是調控擬南芥雜種優(yōu)勢的關鍵表觀遺傳學因子。研究發(fā)現(xiàn)，當DDM1突變后，F(xiàn)1代失去超親雜種優(yōu)勢，但仍具有中親雜種優(yōu)勢。轉錄組學和生理學實驗表明，DDM1是通過調控水楊酸的代謝來調控雜種優(yōu)勢的。DDM1 抑制水楊酸基因的表達，并使水楊酸在雜種F1代中的表達保持一種優(yōu)化狀態(tài)（optimal level），從而表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢狀態(tài)。他們進一步提出了DDM1影響雜種優(yōu)勢的機理模型。另外，甲基化組學數(shù)據(jù)表明DNA甲基化與雜種優(yōu)勢無關，再次驗證了該組的前期重要發(fā)現(xiàn)。
該研究揭示了染色質重塑因子參與雜種優(yōu)勢形成的分子機制，是表觀遺傳修飾調控雜種優(yōu)勢分子機制的重要進展。該研究不僅對表觀遺傳修飾調控雜種優(yōu)勢的分子機制提供了重要的指導意義，同時也為研究表觀遺傳修飾與水楊酸互作調控雜種優(yōu)勢提供更多表達調控層面上的線索和理論借鑒。
該研究得到了中科院等項目的資助。
DDM1突變后影響了擬南芥雜種優(yōu)勢
DDM1影響的雜種優(yōu)勢與水楊酸相關
DDM1調控雜種優(yōu)勢的模型
