近日，山东农业大学生命科学学院刘红军教授团队与美国内布拉斯加大学林肯分校农艺系和植物科学创新中心杨金良教授团队合作，在国际学术期刊Nature Communications在线发表了题为“The incomplete dominance of gene expression controlled by Trans-eQTL hotspots contributes to heterosis in maize”的研究论文。该论文于2026年5月7日在线发表。
杂种优势是玉米高产育种的重要遗传基础，但其分子机制长期以来尚未完全阐明。为解析杂交种表型优势在转录组水平上的形成机制，研究团队整合了大规模玉米杂交组合及其亲本自交系的表型和转录组数据，对基因表达模式、遗传调控位点及其与杂种优势的关系进行了系统分析。
研究发现，在玉米幼苗中，约30%的表达基因在杂家种中的表达水平偏离双亲中值，表现出基因表达的不完全显性特征。进一步分析表明，基因表达水平本身主要受局部顺式调控位点，即cis-eQTL影响；而这种偏离双亲中值的非加性表达，则主要受到远端反式调控位点，即trans-eQTL的调控。这些trans-eQTL并非随机分布，而是在基因组中形成调控热点（hotspot），可协调影响大量下游基因的表达并显著富集转录因子。
在此基础上，研究团队进一步验证了位于trans-eQTL调控热点中的bHLH转录因子ZmR1。结果表明，ZmR1可影响230多个下游基因的表达不完全显性，并与玉米苗期性状和部分农艺性状的杂种优势相关。过表达ZmR1的杂交种在苗期生长、株高、茎秆强度和木质素积累等方面表现出增强的杂种优势，说明trans-eQTL调控热点中的转录因子可通过协调下游基因表达，参与杂种优势的形成。
该研究从群体转录组和数量遗传学角度，为理解玉米杂种优势的分子调控机制提供了新的证据。相关结果表明，trans-eQTL调控热点及其转录因子可能是连接遗传变异、基因表达非加性和表型杂种优势的重要桥梁，也为后续挖掘优异调控位点、优化杂交组合和开展分子设计育种提供了新的思路。
山东农业大学生命科学学院刘红军教授，美国内布拉斯加大学林肯分校农艺系和植物科学创新中心杨金良教授为论文共同通讯作者；美国内布拉斯加大学林肯分校博士后徐根、山东农业大学生命科学学院杨雪蓉副教授、博士研究生张明岳为共同第一作者。山东农业大学生命科学学院博士研究生康从彬、田子昂，美国爱荷华州立大学统计学系刘芃教授、博士后齐芸蕙，北京市农林科学院玉米研究所骆美洁副研究员，美国加州大学戴维斯分校进化与生态学系Jeffrey Ross-Ibarra教授等参与了该研究。该研究得到国家科技创新2030-重大项目，国家重点研发计划、国家自然科学基金以及山东省自然科学基金等项目资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-72804-y
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