（原標題：雜交水稻為什么好？這個問題可沒那么簡單）

　　雜交育種的歷史由來已久，但到底為什么雜交出來的后代有更加優良的性狀，這一問題卻長期無人解答。

　　雜交育種的歷史由來已久，人們通常把具有不同優良性狀的植株雜交來產生更加優良的后代，例如：有的水稻抗病但產量不高，有的水稻產量高但不抗病，通過把它們兩個雜交，我們就可得到抗病高產的水稻；有些水稻產生了耐旱突變但在親本中顯現不出來，但其雜交后代可能顯現出耐旱性狀。在生物界，兩種遺傳背景不同的植物進行雜交，其雜交后代往往表現出優于雙親的性狀，比如抗逆性強、早熟高產、品質優良等，這些性狀有可能是雙親表現出來的性狀，也有可能是雙親未表現出的新性狀，我們都稱之為“雜交優勢”，這是雜交育種的理論基礎。雜交育種產生的作物為世界糧食安全做出了卓越貢獻。然而，雖然這項技術我們已經使用了多年，但“雜交優勢”的遺傳機理問題，也就是到底為什么雜交出來的后代有更加優良的性狀，卻長期無人解答。

　　不過，最近事情有了突破性進展。9月8日的《自然》（Nature）發表了中科院上海生科院植物生理生態研究所韓斌院士、黃學輝研究員帶領的研究組的論文，他們篩選出了與“雜交優勢”相關的候選基因，并檢測了其結構功能?！蹲匀弧冯s志的News Views欄目高度評價了這項開創性的研究工作，評論專家James A。 Birchler說：“這是一篇該領域的代表之作！” James A。 Birchler是美國科學院院士、遺傳學家，主要從事真核生物調控基因平衡、劑量補償和植物雜種的理論和應用研究，是國際著名的該領域學術權威。

　　黃學輝等人利用17個代表性優質雜交水稻品系，通過雜交產生了10000多個新雜交品系，根據不同的雜交策略將品系分為了三類。同時，他們以籽粒產量、開花時間、株型為指標，通過DNA測序和遺傳作圖（一種確定基因在染色體上位置的遺傳學方法）確定了相關基因種類并實現了染色體定位。這些基因大多與數量特征有關，但是，他們沒有發現一個可以廣泛造成“雜交優勢”的基因，這說明每個品系內部的具體遺傳機理各不相同。

　　為了更好的理解黃學輝等人的工作，我們先來了解幾個重要遺傳概念。完全顯性是指后代只表現某一親本性狀的現象；不完全顯性是指后代表現正好介于雙親之間的性狀的現象。介于兩者之間的連續變化特征我們稱之為部分正向顯性或部分負向顯性。在某些時候，后代性狀優于雙親性狀的現象，我們稱之為超顯性，具體概念可看下圖。黃學輝等人找到的基因大多為部分正向顯性基因，因此，雜交優勢或許來自于多個部分正顯性基因的共同作用。

　　從上個世紀開始，業界內就流行一種關于雜交優勢的假說：在自然狀態下，生物體往往是純合子，即擁有完全相同的一對基因（基因位于染色體上，大多數生物體染色體成對存在），當其中一個出現突變時，不會顯現出表現型的差異，然而當不同個體雜交時，發生突變的染色體就可能拼在一起，突變表型就顯現出來。然而，科學家們普遍認為這個假說太過簡單，不能充分解釋雜交優勢的原因。這個假說是建立在完全顯性遺傳的基礎上，但是黃學輝等人在研究中并未發現此類基因，顯然，這其中有更加復雜的調控機制在起作用。

　　黃學輝等人研究發現，他們找到的部分正向顯性基因，其表達產生的蛋白數量也會反過來影響基因本身的表達，也就是說等位基因的數量很大程度上決定了最終的表現型，這種現象被稱為“劑量敏感性”，這就解釋了雜交后代在雙親已有的性狀上會體現得更出色。不過，這些劑量敏感型基因都是獨立體系，他們內部相互聯系，但是彼此之間卻各不相通。比如雙親都是晚熟的水稻，但其中一種的基因產物可以促進另一種控制開花時間的基因，產生的雜交種就會早熟了。這也充分說明，“雜交優勢”并不是親本優良性狀的簡單加和。

　　黃學輝等人的工作無疑是開創性的，它使雜交育種技術從無目的的簡單拼合朝著更加合理可預測的方向發展。著名植物分子生物學家李家洋院士高度評價他們的工作，認為：“這是我國在水稻基礎理論和應用領域的又一重大成果，將對水稻研究和生產產生深遠的促進作用。”

　　需要注意的是，黃學輝等人的工作利用的全部是部分正顯性基因，為什么兩個植株雜交不會出現負顯性，即優良性狀互相抵消呢？其中機理有待科學家們進一步探討。

　　撰文：環球科學實習記者李玉璽