近交父母和杂交种之间的全球转录分析提供了玉米耳长杂种优势的全面见解（玉米）

背景

玉米(玉米穗长是重要的产量组成部分，表现出较强的杂种优势。了解穗长杂种优势的潜在分子机制对高效的产量相关育种至关重要。

结果

这里，包括六个母细胞三胞胎的联合网格，包括六个玉米线，涉及长（T121线）和短（T126线）耳朵。进行了幼小耳朵（含有商品）的全局转录分析。多种对比分析显示，874个差异表达基因主要负责T121和T126线之间的耳长变化。其中，四个关键基因，Zm00001d049958，ZM00001D027359，ZM00001D048502和ZM00001D052138，与分生组织发育有关，证实了它们在T121系穗长遗传效应上的优势。采用非加性表达模式鉴定与穗长杂种优势相关的候选基因。非加性表达基因(ZM00001D050649.）与共同相转变的时序有关，并确定是番茄的同源物自我修剪，助攻单花桁架在驱动产量相关杂种优势方面，表明ZM00001D050649.是推动耳朵长度的异细效果的潜在贡献者。

结论

本研究结果表明，自交系对其相应品种的穗长具有遗传和杂种优势效应₁混血儿通过两个独立的途径。这些发现为玉米穗长的转录调控提供了全面的认识，提高了对玉米穗长杂种优势的认识。

杂种优势是一种现象₁与父母的父母相比，杂交后代表现出优异的表演[1，2，3.]．它被用于杂交作物的育种，这大大提高了世界上许多作物的生产力[4，5]．成功利用杂种优势也领导了研究人员来确定其基本特征。从形成两个假设（占优势和过度统治）[6，7]鉴定遗传成分[8，9，10.]，以及全面分析基因组，转录om和代谢物[11.，12.，13.，14.，15.，16.，人们在阐明杂种优势形成的机制方面做出了巨大的努力。然而，潜在的分子机制仍然知之甚少。

转录规则在植物生长和发展的各个方面起着作用。转录调节的变异促进了所有物种中的表型多样性[17.，是杂种优势的一个潜在来源，可以解释F₁杂交种和亲本。许多杂交和自交系之间的转录组分析已经在两种玉米(玉米)及米(栽培稻)，发现了大量的差异表达基因(DEGs)₁杂交种与父母相比[4，18.，19.，20.]．因此，杂种优势被认为是杂种和自交系之间基因表达的整体变异。然而，在F₁杂种:中亲本(MP)(加性)、高亲本和低亲本(分别为高亲本和低亲本显性)、高亲本以上(超显性)和低亲本以下(低显性)[21.]．这些数据显示，在杂种中，一些基因表现出非添加剂表达模式（不是预期的MP水平），这表明与杂种源的潜在关系[22.，23.，24.]．这些表达差异可能是由等位基因特异性表达(ASE)引起的，这是指由于亲本基因组调控序列的变化，在杂交后代中优先表达一个亲本等位基因的特征[25.，26.]．经常存在于不同的父母线中，它们可能负责诱导杂交种中的ASE [17.，27.]．因此，分析转录调控是解开杂种优势分子基础的一个有价值的策略。

杂种优势的测量涉及特定的特征。此外，根据物种，交叉父母和感兴趣的特征，异细层是高度变化的[18.]．玉米是世界上重要的粮食作物，在许多性状上都表现出优越的杂种优势。此外，其自交系还根据其杂种优势水平分为几个“杂种优势组”[28.，29.]．通常，父母内的父母内的十字体在不同群体中的父母的交叉产生少量杂质。这表明每组中的自交系可能具有有助于杂种优势的特异性特性。因此，组之间的横跨更有可能产生更大的杂种优势。玉米耳长是一种具有优越的异性水平的代表性特征，它对粮食产量有很大贡献[30.]．深入了解穗长杂种优势的转录调控将有助于了解杂种优势的分子基础。

在一定程度上，玉米耳长在一定程度上通过耳后的活性。随着耳道原始（分生）的区分，可见的年轻耳逐渐伸长，揭示杂种优势，它与最终耳长的呈正相关[30.]．在本研究中，鉴定了两种特定的玉米线，T121和T126，耳朵长而短的耳朵。与其他线路交叉时，与T126线相比，与T126线相比，产生一系列具有较长耳朵的混合动力车。然而，在相应的杂种中观察到相同的耳长杂种。通过这两条特定的玉米线，我们使用联合网状图案对青少年进行了全面的转录分析，以确定T121线的长耳的潜在原因，并进入耳长杂种的洞察力。

不同自交系三胞胎穗长表现

玉米中的耳长杂种优势是由两个不同自交系的十字线产生的非常引人注目的现象。为了探索耳长杂种，我们分别选择了长短耳朵的两条特定的自交系（T121和T126）。另外，使用另外两条近交系（PH4CV和PH6WC）来形成关节网图案（图。S1)，以充分分析穗长杂种优势。在玉米穗分化过程中，幼穗逐渐伸长，变得清晰可见。生长锥的伸长能力在一定程度上决定了最终穗长。本研究比较了杂交种和自交系13叶期幼穗出现初期幼穗形态的差异。T121系幼穗较T126系长。此外,F₁T121杂交组合(T121 × PH4CV和T121 × PH6WC)的幼穗比相应的T126杂交组合(T126 × PH4CV和T126 × PH6WC)的幼穗长1,无花果。1一种）。此外，来自每个近亲父母的年轻耳朵的长度少于他们的父母₁混合动力车(表1,无花果。1a），表明已经出现了耳长的杂种物。

在成熟期，我们测量了所有株系(自交系和杂交系)的最终穗长。T121系为长穗自交系，穗长达到19.52±1.18 cm，远长于T126系(13.52±0.83 cm)(表)1,无花果。1b）。六个F.₁T121 × PH4CV、T121 × PH6WC、T126 × PH4CV、T126 × PH6WC、T121 × T126和PH6WC × PH4CV在穗长上表现出MP杂种优势(表1)1）.有趣的是，T121(长穗系)T121 × PH4CV和T121 × PH6WC的杂交后代的穗长比短穗系T126的杂交后代的穗长(图1)。1b).然而，在MP杂种优势方面，其他相应杂种如T121 × PH4CV与T126 × PH4CV之间没有显著差异（表格1）．这些数据表明，T121系对穗长的贡献率高于T126系，但这不是穗长杂种优势的结果。

4个自交系与6个F₁混合动力车

了解玉米耳长杂种优势的综合转录调控，四个近交父母的年轻耳朵和六个F.₁使用杂种在13叶阶段进行RNA测序（RNA-SEQ）分析。总共产生了332,543,189个原始读数，每个图书馆的1387万到2170万（表）2）.过滤后，维持320,828,384清洁读数，占总数的96.48％（表2）.基于B73玉米参考基因组（版本4），平均独特的映射率为85.47％，范围为79.03至87.93％（表2）.此外，两个生物复制是非常一致的(图。S2）.最后，在所有线路中鉴定了25,199个独特的基因（表S1）.RNA-seq数据可用于进一步的转录调控分析。

全球转录组从近交父母变为杂种

基因表达的变异与表型多样性密切相关。因此，从两个自交系到一个杂种，一系列的转录变化应该发生。T121 - T126 - T121 × T126三元组中，64.97%的基因表达量在亲本范围内，其余基因(35.03%)表达量不在亲本范围内(表)3.）.该数据表明，混合动力车有足够的潜力来超越两个父母。使用差异表达分析，在T121和T126之间鉴定5027℃，在T121×T126和T121之间鉴定2547℃，在T121×T126和T126之间识别2431°（图。2一个;表格S2）.因此，混合动力和一个父母（T121或T126）之间的次数小于两个父母之间的次数。此外，在其他父母混合三联网中发现类似的场景，包括基因表达水平的范围和DEG的数量（表3.，S2；无花果。2a).因此，一些转录调控机制在近交系杂交的生产中似乎是普遍和普遍的。

在F₁杂交种，有两种基因表达模式：添加剂和非添加剂。我们对六个父混合三联体进行了非添加性表达分析。总共1375,1349,638,566,712和1257个非加性基因鉴定为T121-PH4CV-T121×PH4CV，T121-PH6WC-T121×PH6WC，T121-T126-T121×T126，T126-PH4CV-T126 × PH4CV, T126–PH6WC–T126 × PH6WC and PH4CV–PH6WC–PH4CV × PH6WC, respectively (Fig.2b;表格S3）.少数(< 6%)非加性模式出现在所有F中₁杂交种（图。2b），表明大多数基因在f中显示了一种添加剂图案₁杂交种。添加剂图案代表预期的MP水平，而非添加剂图案显着偏离MP水平。因此，每个三联体中的非添加剂基因可能导致耳长杂种优势。

在杂种中，ASE经常存在，增加了由来自双亲的不同等位基因控制的基因表达的可塑性，这可能是F₁杂交种。因此，我们分析了所有亲本 - 杂种三联体中具有ASE的基因，然后将它们与在同一三重态中鉴定的非加重表达基因进行比较。在杂交种中检测到含ASE的相当多种基因（表S4）.然而，很少有非加性表达(图。2C-H）。例如，在T121×PH4CV杂交体中，鉴定了1702个具有ASE的基因，但仅显示71种表现出非添加剂表达模式（图。2c).这些结果表明，在F₁在杂交种中，ASE可能对非加性表达相关变异的产生有有限的贡献。

T121和T126株系穗长变异的主基因

T121线在13叶阶段产生比T126线更长的耳朵。年轻耳的转录水平分析显示T121和T126系之间的大量参数（5027）。然而，难以确定负责耳长变化的主要基因。尽管如此，与T126线相比，T121具有更长的耳朵，可能将这些优势传递给它的f₁混合动力车。将T121和T126与其他亲本(PH4CV和PH6WC)杂交，前者产生F₁耳朵较长的杂种。因此，我们对相应的F进行了微分表达式分析₁杂交种，T121×PH4CV与T126×PH4CV和T121×PH6WC与T126×PH6WC（表S2）.两组共发现890个DEGs重叠(图)。3.a).我们将这些重叠基因与品系T121和T126之间的差异表达基因进行了比较。正如预期的那样，他们有许多共同的基因(874)(图。3.b）这表明这些基因参与了耳伸缩的调节，主要负责T121和T126系之间的耳长变化。

通过基因本体论(GO)富集分析，确定了与穗长相关的主要术语和穗长杂种优势相关的关键基因。在生物过程中，这些基因共富集了1672个氧化石墨烯(GO)项(见表1)S5）.进一步研究了前10个氧化石墨烯项，发现其中有几个与发育相关的项，如:GO:0048582(调控胚胎后期发育)和GO:0048831(调控茎系发育)(图2)。3.C;表格S5）.在这些术语中，四个基因（图。3.d),ZM00001D027359（Fusca同源物，FUS6)，ZM00001D048502COP9信号体复合物亚基1，CNS1)，ZM00001D052138（E3泛素 - 蛋白质连接酶，COP1),Zm00001d049958（WD40重复域家庭蛋白质，CYP71），被发现还属于Go：0048507（公司发作），他们可能会对耳长变异作出重大贡献。

促进穗长杂种优势的非加性表达基因

非加性表达基因可能是杂种优势的潜在来源[31.]．为了确定有助于衍生自T121（或T126）线的耳长杂种的有助于抗耳的潜在基因，我们在这些亲杂交三胞胎中进行了多次对非增种表达基因的比较。对于T121线，47个非加成型表达基因在T121×PH4CV，T121×PH6WC和T121×T126产生的杂种中重叠（图。4一种）。虽然，对于126线，在T126×PH4CV，T126×PH6WC和T121×T126产生的杂种中鉴定了50个常见的非增种表达基因（图。4b).这些基因应与穗长杂种优势有关，因为这些基因的穗长与杂种优势有关₁混血儿都超过了MP值。此外，共有19个基因(图。4C，D）和这些基因在所有杂种中显示出非添加剂表达模式，表明它们具有有助于耳长的杂种优势。致富集分析显示T121和T126线的前10个阶段非常相似（图。4e, f;表S6，7），暗示耳长杂种中的机制存在一些常见的组件。在共同的GO术语中，GO：0048506（编制阶段转变的时序的调节）和GO：0048510（从营养生殖阶段转型的调节）与分生剂和共享基因有关，ZM00001D050649.（ZCN2.)，可能是穗长杂种优势的原因。

实时荧光定量PCR验证候选基因表达

RNA-SEQ技术的应用大大提高了对转录监管网络的全球理解。为了验证RNA-SEQ分析的准确性，我们对五个候选基因进行了定量实时PCR（QRT-PCR）分析，包括四次对耳长的添加遗传效应，ZM00001D027359，ZM00001D048502，ZM00001D052138和Zm00001d049958和一种非加重表达的基因对耳长的异细效果，ZM00001D050649.．设计引物特异性扩增这5个基因(见表)S8）.利用这些引物对重新制备的样品中的3个RNA生物复制进行qRT-PCR。所有被检测的基因的表达模式与RNA-seq测定的相似(图。5)，验证了我们RNA-seq分析的可靠性。

玉米穗长的遗传和杂种优势效应的两个独立途径

三个主要假设，支配[6，32.], over-dominance [7，33.]和上位性[34.，35.，为探索杂种优势的遗传和分子原因奠定了基础。其核心概念分别是等位基因内的互补、等位基因内的相互作用和等位基因间的相互作用[2]．所有这些都突出了两条父母自交系中的等位基因（优选被认为是遗传基因座）的潜在贡献₁混合动力车。实际上，常规的遗传基因座是指针对治疗性状性能的添加剂遗传效应的定量性状基因座（QT1），而异细效果由特殊的遗传基因座确定，其定义为特征杂种优势的QTL，基于MP杂种优势[36.]．利用重组自交系和不朽F₂在群体中，一些研究者已经分别鉴定了大量的QTL，用于性状本身和性状杂种优势的QTL。有趣的是，这两种途径中很少有重叠，这表明有两种独立的途径对性状的表现有各自的贡献[10.，37.]．然而，在另一项研究中发现了相当多的重叠位点[9]．需要更多信息来确定本身特征的基因组学之间的关系以及参与同一特征的杂种优势的关系。

基因表达是一个复杂的过程，涉及一系列影响个体表型的转录调控[17.]．转录调控在解释杂种优势的分子机制中起着重要作用₁与父母近亲个人相比，杂交个体具有卓越的特质表现[19.，38.]．两个自交系及其杂交种的转录组谱已被确定，以调查全球基因表达的变化。与以前的许多研究一致[39.，40，41.，42.[两个父母之间，在每个父母和所有三元组中的杂种之间有更多的次数，并且只有少数基因（<6％）显示的非添加剂图案（图。2b）。因此，普遍的添加剂图案似乎限制了一种父母和杂种之间的差异，并对杂种中的杂种中的有限贡献产生有限的贡献。另外，T121线产生比T126线更长的耳朵，这表明T121线对耳长具有优异的添加剂遗传效果。然而，它们的相应杂种，例如T121×pH4CV与T126×PH4CV，耳朵长度产生几乎相同的杂种优势（表1）.因此，加性遗传效应(亲本变异)与杂种优势效应似乎不相关。同样地，亲本间的遗传距离是一个有限的预测杂种优势的指标₁混合动力汽车(18.]．

实际上，T121×T126杂交种的耳长容易超过T121线（极长耳朵）。这归因于耳长杂种优势。因此，T121×T126和T121之间的待遇应参与耳长杂种优势，与T121线相比增加了耳长。然而，一些这些基因也被鉴定为负责T121和T126系之间的耳长变化，但它们的变异趋势相反（上/下调）（图。S3）.这表明这些共享基因可能在穗长杂种优势中不起作用。在此背景下，两个自交系将提供其穗长的遗传和杂种优势效应₁混血儿通过两个独立的途径。杂交的优异性能来自更好的近育父母受益于具有非添加剂表达模式的特定基因的改变调节。

一个可能的途径，导致非加性表达模式从自交系到其杂种

从两个近交系亲本到一个杂种，很容易推断出一些新的转录调控(非加性表达模式)有助于杂种优势。确定非加性表达模式的途径可能有助于阐明杂种优势的机制。

大多数转录变异可能是由基因调控区域的序列变异(顺式调控)或调节器的功能变异(反式调控)引起的[43.]．在杂交中，所有的基因分别由来自两个亲本自交系的一对等位基因组成。通常，等位基因的偏置表达(ASE)发生在某些基因中。如果存在顺式调节，那么等位基因的表达在杂种中是加性的，从而产生加性的表达模式。在本研究中，我们发现在所有的亲本杂交三联体中，很少有具有ASE的基因呈现非加性表达模式(图。2C-H）。因此，这表明ASE主要由顺式调节引起，并对非添加剂表达模式进行有限的贡献。实际上，许多研究[44.，45.，46.，47.揭示了顺式调节在许多物种的杂种中的等位基因表达调节中起着重要作用，这可能导致大量的添加剂表达基因。

反式调节在调节网络中也广泛发生，它调节许多基因的表达[17.]．一个亲本中反式作用因子的缺失会导致其靶基因在亲本之间的表达差异。然而,因为F₁杂交种具有相同的遗传背景，递力因子的共享有助于等位基因基因的平衡表达，导致非添加剂表达模式。在这里，我们比较了两种嵌段：在f中的非含量表达基因₁两个父母之间的杂种和egs。在每个三重载体中发现了几种常见基因（图。S4）.例如，在T121-PH4CV-T121×PH4CV三元组中，在两个块之间重叠的395个基因（图。S4一种）。这揭示了经递减可能导致两个父母之间的基因表达的变化，并在f中产生非添加剂​​表达模式₁杂交种。然而，这种基因将负责两种父母之间的耳长的变化（添加剂遗传效应），但不会有助于耳长杂种优势。

事实上，许多分离的非加性表达基因在两个亲本之间没有差异表达，并且在相应的F中呈现非ase模式₁杂交种（图。2b,S4）.一个可能的场景是发生CIS和跨交互。如果顺式调节等位基因还涉及功能的变化（反式调节），则将产生非加性表达模式。在番茄杂交体中报道了一个优秀的例子，其中通过微调转录因子（MADS盒）的表达及其对目标等位基因的跨效应来改善产量[48.]．或者，两个或更多个反式作用因子可以组合以激活或抑制F的目标等位基因的表达₁杂交种，导致非加性表达模式。例如，两种玉米转录因子，B和PL，与上调基因的表达相互作用A1，A2和BZ1.，控制花青素的生产[49.]．无功能的自交系b或pl等位基因由于基因的低或缺乏表达而显示出绿色表型A1，A2和BZ1.，而是与B/B PL./pl等位基因对基因具有高表达水平A1，A2和BZ1.和一个红色的表型[46.]．因此，一旦两个父母交叉，一些特定的相互作用，而不是CIS或反式调节，在产生杂种中发现的非添加剂表达模式时发挥着重要作用，有助于杂种优势。

在T121线中具有优异的添加剂遗传效应的主要基因

一个自交系常常把它的优良特性遗传给它的后代，包括F₁这可归因于其优良的加性遗传效应。在本研究中，T121株系的穗长极长，穗长远远大于T126株系。同样,其F₁与T126线相比，杂交种表现出较长的耳朵，表明T121系列对耳长具有优异的添加剂遗传效果。

玉米耳发射来自腋生成分，可以大大影响耳尺[50.]．在这里，我们确定了四种与公司发育有关的候选基因，ZM00001D027359（FUS6)，ZM00001D048502（CNS1)，ZM00001D052138（COP1),Zm00001d049958（CYP71）.有趣的是，最初发现FUS6 / CNS1（FUS6也称为CNS1）和COP1在拟南芥中拍摄顶端分类的光膀胱组合在一起[51.，52.，53.]．COP9信号体(CSN)是植物等高等真核生物中一种由8个亚基(CSN1-8)组成的多功能蛋白复合物，调节E3泛素连接酶复合物cullin-RING连接酶家族的活性水平[51.]．COP1作为E3泛素连接酶，以csn依赖的方式易位入核，在黑暗中通过促进光形态形成调控因子的阳性降解来抑制光形态形成[54.，55.]．在曝光后，核COP1快速耗尽，从而减轻了其对光学发育的抑制[54.]．CSN和COP1参与一系列植物生长和发育过程[53.，55.，56.，57.]．因此，表达水平较低ZM00001D027359（FUS6/CNS1)，ZM00001D048502（CNS1),ZM00001D052138（COP1)在T121、T121 × PH4CV和T121 × PH6WC个体中(图4)。3.d,5)释放光形态发生抑制后，加速穗的生长和植物的快速生长。

此外，拟南芥CYP71是一种独特的具有WD40结构域的亲免疫蛋白，它与组蛋白H3相互作用，调节决定植物器官发生的基因表达模式[58.，59.]．这CYP71基因优先于分发和其他积极分开的组织中表达，并且CYP71功能的丧失导致APPIC验尸发育[58.，59.]．同样，更高的表达水平Zm00001d049958（CYP71)及其子代(图。3.D和5)有利于穗的生长。在这个上下文中，一个可能的场景是Zm00001d049958（CYP71）在玉米腋生统一中抑制了表达ZM00001D027359（FUS6/CNS1)，ZM00001D048502（CNS1),ZM00001D052138（COP1)，然后促进耳朵伸长。综上所述，这4个基因可能对T121株系穗长产生了加性遗传效应。

穗长对杂种优势的潜在贡献

f的性能₁杂交种主要有益于两个方面：衍生自两个父母的遗传和异性效果。杂种优势特异于不同的特征，并且可能归因于特定特征的特定基因座[46.]．独立于基因座，必须在杂交种中进行关键基因的激烈转录变异。由于它们的巨大贡献潜力而闻名于杂种的巨大贡献潜力，因此研究了含有非添加剂表达模式的基因[31.，60.，61.]．

玉米耳长是一个重要的农艺性状，通常展示超级杂种yancy [46.]．在这项研究中，我们分析了来自六种母中杂种三胞胎的幼玉米耳朵的全球转录组，来自四条自交系。这ZM00001D050649.（ZCN2.）基因在所有三元组中显示出非添加剂表达模式，属于GO：0048506（编制阶段转变的时序调节），这意味着其对耳长杂种优势的贡献。玉米ZCN2.是一个成员终端花朵（Tfl1.） - 般的基因家族，在植物中受到高度保守，并且被认为在维持验收的保存中的工作[62.]．在拟南芥中，TFL1和开花轨迹T（FT）是一种在压制和促进开花中的花卉过渡途径的两个拮抗积分器[63.，64.，65.]．番茄单花桁架基因，拟南芥的矫形器英国《金融时报》，以一种过度优势模式驱动产量杂种优势[66.]．这些异性效应取决于具有突变的遗传背景自我修剪（SP.)，拟南芥的同源物Tfl1.．如果植物携带功能性SP.基因，然后消除杂种优势[66.，67.]．这表明SP.基因是促进番茄产量杂种优势的必需贡献者。像西红柿SP.基因，缺乏同源玉米的表达ZCN2.基因(图。5）有助于耳长的杂种优势。

在该研究中，六个母中杂交三胞胎的转录谱的多重比较分析显示玉米耳长对耳长的遗传和异端效应有助于F.₁混血儿通过两个独立的途径。四个关键基因,Zm00001d049958（CYP71)，ZM00001D027359（FUS6/CNS1)，ZM00001D048502（CNS1),ZM00001D052138（COP1)，是T121系穗长加性遗传效应较强的原因。顺式和反式的相互作用主要导致了F的非加性表达模式的出现₁杂交种，提供推动耳长杂种优势的潜力。缺乏非加重表达基因的表达，ZM00001D050649.（ZCN2.)被鉴定为可能有助于穗长杂种优势的同系番茄SP.基因对产量杂种优势有贡献。这将导致对沉默背后机制的调查ZM00001D050649.（ZCN2.）在F.₁这将有助于进一步阐明杂种优势的形成机制。本研究为玉米穗长性状的转录调控提供了新的思路。这些发现提高了我们对玉米穗长杂种优势的认识。

实验设计与植物生长

本研究选取了4个玉米自交系。T121和T126分别是自交系的长穗和短穗，来源于我们的选育系。另外两个自交系PH4CV和PH6WC是优良杂交种‘贤宇335’的两个亲本。然后，按照半双列杂交(没有交互)设计，将自交系相互杂交，形成由6个F组成的联合网状结构₁杂交种（图。S1）.

四个父母自交系和六个f₁杂交种植在特殊设计的情节中。该曲线由4米长的行组成，每个行之间的空格分开，每排种植15个个体。对于两个重复的每条线进行五排间隔种植。此外，分离近交和杂交线。均匀个体的第5和第10叶被标记在该领域。这些实验是在河南农业大学科学和教育公园进行的，中国愿阳。

穗长表型杂种优势

在玉米中，腋生分生组织形成于每个茎节，从茎基部开始，除植株上部的6至8节外，一直向顶部延伸。玉米腋生分生组织开始穗的发育，只有上部的一或两穗最终成为可收获(最终)穗。最上(最后)穗通常位于第12至第14茎节，与第12至第14叶相对应[68.]．在实践中，在13叶期，大约2-5毫米长的幼穗最初是可见的，很容易分离。用5%甲醛(40% v/v)、5%醋酸酯(5% v/v)和90%酒精(75% v/v)组成的FAA固定10只幼穗。用立体显微镜观察其形态。然后，确定它们的长度作为表型值。采用MP杂种优势评价表型杂种优势，其计算公式如下:(F₁−MP)/MP × 100%₁代表F的表型值₁混合动力和MP代表了两个近亲父母的平均值。此外，在成熟阶段，还收获了每条线10个体的成熟耳，并测量它们的耳长。

样品制备、RNA分离和RNA测序

在13叶期，分离幼穗并进行rna测序。每个重复每株系混合20个个体进行RNA分离。用TRIzol试剂提取总RNA。使用Nanodrop 2000和毛细管电泳检测RNA的数量和纯度。所有RNA完整性值大于7的样本均为高质量样本。以每个样品的总RNA量为1 μg作为RNA样品制备的输入材料。测序库使用NEBNext®Ultra生成™Illumina®RNA文库准备试剂盒(NEB，美国)。我们共提供了20份RNA样本(10个品种× 2个重复)，在BerryGenomics (Beijing, China)使用Illumina NovaSeq (150-bp配对端)进行深度测序，每个样本的原始数据包括大约1300 - 2100万reads。

RNA-SEQ数据分析：映射和量化

测序完成后，使用Cutadapt 1.10和内部Perl脚本进行质量控制[69.]．过滤原始读取以删除适配器和低质量的基础，以及读数的长度小于50bp。然后，Hiteat 2.0 [70]将clean reads定位到B73玉米参考基因组(Version 4)，并使用StringTie 1.3 [71.]用于组装映射的读数。最后，使用Stringtie 1.3与Ballgown一起使用[72.[每个样品计算每百万百万（FPKM）映射序列的每千碱基（FPKM）映射序列的碎片读取值以估计基因表达水平。另外，计算了两个生物重复的相关系数以评估实验的可重复性。两种复制样品的平均值被认为是每条线中的基因表达水平。

度分析

标准(统计学意义)p-Value <0.05和ABS（日志₂(fold change) > 1用DESeq包(http://www.biocumon.org/packages/）.在每两个品系之间(自交系和F₁杂交)，差异表达分析。此外，还分析了各亲本-杂合三元组的非加性表达模式。对每个三胞胎，计算两个亲本的平均表达水平为MP值。根据以上标准，非加性表达基因定义为F₁混合和MP值。

氧化石墨烯富集分析确定二甲基二苯醚的基本功能(https://www.omicshare.com/tools）.通过调查前10个GO项，确定主要候选基因。阈值p-Value <0.05用于分析。

日月光半导体识别

映射读取需要特定过滤器。使用定制的Perl脚本，预先映射到一种亲本序列的所需读取，并保留映射到另一个核苷酸多态性。然后，根据先前报告的标准组装了翻盖的读数[25.]．在每个三联网中，从f的翻盖读数₁杂交被分为两个集合:集合1，读与一个父节点对齐，集合2，读与另一个父节点对齐，以区分在单个核苷酸多态性调用步骤中父节点特定的读。使用DESeq包中的estimesize Factors函数对这些读数进行归一化处理[73.]．对于每个基因，如果每个集合的读取通过简单的随机抽样显着偏离的每个集合偏差，则称为ASE，其在错误发现率<0.05的1000个排列中验证了1000个排列。

定量实时PCR分析

再次制备相同的样品进行实时荧光定量PCR（QRT-PCR）分析试图验证关键基因的表达模式。QRT-PCR在Bio-rad CFX96实时PCR系统中进行，Sybr Green PCR主混合物（Takara Bio）。每个板中包含三种技术复制，用于QRT-PCR。这ZM00001D013873（actin-2)基因作为内标进行基因表达归一化，用2^——ΔΔCt方法(74.]．引物在线设计(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)，引物信息见表S8．

在当前研究期间生成和分析的数据集可在Bioproject Prjna682653下的NCBI序列读取档案（SRA）数据库中获得（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/PRJNA682653）.

度:

差异表达基因

日月光半导体:

等位基因特异性表达

RNA-SEQ：

RNA测序

走:

基因本体论

存在:

定量实时聚合酶链反应

QTL：

数量性状位点

tfl1：

终端flower1

FT：

开花轨迹t

SP：

自我修剪

MP：

中父母

CSN:

COP9 signalosome

FPKM:

每百万千岁的碎片

在这项研究工作期间，我们深入感谢整个研究团队的支持。我们还感谢Lesley Benyon，Phd，Zhanz Group China（www.liwenbianji.cn/ac），编辑本手稿草稿的英文文本。

本研究由国家自然科学基金河南省联合基金项目(U1604231)、郑州市重大科技创新项目(188PCXZX803)、河南省联合基金项目(U1604113)、河南省基础与前沿技术研究计划项目(162300410165)、河南省自然科学基金项目(202300410215)资助。

作者笔记

1. Xiangge张和Chenchen MA同样为这项工作贡献。

隶属关系

1. 河南农业大学农业学院小麦和玉米作物科学国家重点实验室，郑州450018

   张祥戈，马晨晨，王小青，吴明波，邵景宽，黄丽，袁亮，付志远，李卫华，张学海，郭占勇，唐继华

2. 湖北省山区大学粮食工业创新中心，荆州，433200

   朱华堂

贡献

ZYG和JHT设计了这项研究。XGZ，CCM，XQW，MBW，JKS，LH，LY执行了实验。XGZ写了稿件，ZYF，WHL，XHZ修订了稿件。所有作者均认批准了最终手稿。

相应的作者

对应到Zhanyong郭或朱华堂．

伦理批准和同意参与

不适用。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

提交人声明他们没有竞争利益。

出版商的注意

施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构附属机构的管辖权要求保持中立。

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