What Causes Hybrid Vigor?

[Blowmonkey 79]

What Causes Hybrid Vigor? Researchers Find Genetic 'Noise' Caused by Surprising Variation in Gene Activity

 

Plant scientists at the John Innes Centre have provided a new solution to an old debate on why species hybrids can be more vigourous than their parents.

 

In a study published in the online open access journal PLoS Biology, the researchers found a type of genetic "noise" caused by a surprising degree of variation in gene activity even for highly similar traits in closely related species. They found that when species hybridise, some of the variation in gene activity may be cancelled out, leading to greater vigour.

 

Enrico Coen and colleagues analysed the trait that causes flower asymmetry in two closely related species of snapdragon. They measured the activity of two relevant genes and its effect on the trait. The "noise" or variation they identified only has a very minor effect on a species for any single gene, but the collective effect for many genes could be substantial, reducing overall species performance. They suggest that natural selection may be unable to eliminate the noise they identified. Hybridisation, however, might partly eliminate the noise.

 

"This is the first study that analyses the consequences of variations in gene expression on conserved traits in closely related species," said Professor Coen, from the John Innes Centre.

 

The results show that hybrids might be expected to exhibit increased performance in basic traits such as growth. However, they also show that in the longer term, other traits such as those involved in sexual reproduction might be expected to perform less well, accounting for reduced fertility of hybrids.

 

"Gene expression levels are free to drift around during evolution within particular bounds," said Professor Coen. "But the cumulative effects of variation explain the conflicting phenomena of hybrid superiority and inferiority."

 

This explanation of hybrid vigour covers natural species as well as domesticated varieties. The findings avoid some of the pitfalls of previous explanations.

 

"Breeders already know there is no magic hybrid vigour gene, otherwise they would have used it by now," said Professor Coen. "What our study shows is how and why hybridisation can have such a strong impact on performance," said Professor Coen.

 

This was supported by a Marie Curie grant for early stage training and the BBSRC-John Innes Centre PhD Rotation Program. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/...00720212921.htm

 

 

Abstract:

 

Crosses between closely related species give two contrasting results. One result is that species hybrids may be inferior to their parents, for example, being less fertile [1]. The other is that F1 hybrids may display superior performance (heterosis), for example with increased vigour [2]. Although various hypotheses have been proposed to account for these two aspects of hybridisation, their biological basis is still poorly understood [3]. To gain further insights into this issue, we analysed the role that variation in gene expression may play. We took a conserved trait, flower asymmetry in Antirrhinum, and determined the extent to which the underlying regulatory genes varied in expression among closely related species. We show that expression of both genes analysed, CYC and RAD, varies significantly between species because of cis-acting differences. By making a quantitative genotype-phenotype map, using a range of mutant alleles, we demonstrate that the species lie on a plateau in gene expression-morphology space, so that the variation has no detectable phenotypic effect. However, phenotypic differences can be revealed by shifting genotypes off the plateau through genetic crosses. Our results can be readily explained if genomes are free to evolve within an effectively neutral zone in gene expression space. The consequences of this drift will be negligible for individual loci, but when multiple loci across the genome are considered, we show that the variation may have significant effects on phenotype and fitness, causing a significant drift load. By considering these consequences for various gene-expression–fitness landscapes, we conclude that F1 hybrids might be expected to show increased performance with regard to conserved traits, such as basic physiology, but reduced performance with regard to others. Thus, our study provides a new way of explaining how various aspects of hybrid performance may arise through natural variation in gene activity.

link naar volledige artikel:

http://www.plosbiology.org/article/info%3A...al.pbio.1000429

[P H donner 841]

Het is een vast gegeven dat het kruisen van twee families ongekende schoonheid,kracht,smaak en opbrengst kan brengen.

Mel frank schreef daar in zijn eerste boeken al over.

 

Zeer intressand BM kheb het daarom maar ff vertaald zodat het minder snel word weggeklikt door de luie lezer.

 

 

Wat zijn de oorzaken van de hybride kracht? Onderzoekers vinden Genetische 'Noise' veroorzaakt door verrassende variatie in genactiviteit

 

Plant wetenschappers van het John Innes Centre hebben een nieuwe oplossing voor een oud debat over de vraag waarom soorthybriden kan worden krachtiger zijn dan hun ouders.

 

In een studie gepubliceerd in het online Open Access tijdschrift PLoS Biology, vonden de onderzoekers een soort van genetische "ruis" veroorzaakt door een verrassende mate van variatie in de activiteit van genen, zelfs voor zeer gelijkaardige eigenschappen in nauw verwante soorten. Zij vonden dat wanneer soorten hybridiseren, een deel van de variatie in de activiteit van genen kan worden opgeheven, wat leidt tot meer kracht.

 

Enrico Coen en collega's analyseerden de eigenschap die bloem asymmetrie veroorzaakt in twee nauw verwante soorten van de leeuwenbek. Zij maten de activiteit van twee relevante genen en het effect daarvan op de eigenschap. De "ruis" of variatie geïdentificeerd heeft ze slechts een zeer gering effect op een soort voor een enkel gen, maar de collectieve kracht voor een groot aantal genen zou aanzienlijke, vermindering van de totale soorten prestaties. Ze suggereren dat natuurlijke selectie kan niet in staat om het geluid dat ze geïdentificeerd te elimineren. Hybridisatie, echter, wellicht ten dele te elimineren van het lawaai.

 

"Dit is de eerste studie die een analyse van de gevolgen van wijzigingen in genexpressie op geconserveerd eigenschappen in nauw verwante soort," aldus professor Coen, van het John Innes Centre.

 

De resultaten tonen aan dat de hybriden mogen worden verwacht om betere prestaties te exposeren in fundamentele kenmerken, zoals de groei. Maar ze laten ook zien dat op de langere termijn, misschien andere kenmerken, zoals die betrokken zijn bij seksuele voortplanting worden verwacht dat zij minder goed presteren, goed voor verminderde vruchtbaarheid van hybriden.

 

"Genexpressie niveaus vrij rond drift loop van de evolutie binnen bepaalde grenzen," aldus professor Coen. "Maar de cumulatieve effecten van de variatie verklaren de tegenstrijdige verschijnselen van hybride superioriteit en minderwaardigheid."

 

Deze uitleg van de hybride kracht die betrekking heeft op natuurlijke soorten als gedomesticeerde rassen. De bevindingen voorkomen dat sommige van de valkuilen van eerdere verklaringen.

 

"Fokkers al weten is er geen magische hybride kracht gen, omdat ze anders zouden hebben gebruikt nu," zei Professor Coen. "Wat onze studie toont aan hoe en waarom is hybridisatie kunnen zo'n sterke invloed op de prestaties," aldus professor Coen.

 

Dit werd ondersteund door een Marie Curie-subsidie voor een vroeg stadium van de opleiding en BBSRC-John Innes Centre PhD Rotation Programma. De financiers had geen rol in de opzet, gegevensverzameling en-analyse, het besluit te publiceren, of de voorbereiding van het manuscript.

 

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/...00720212921.htm

 

 

 

QUOTE

Abstract:

 

Kruisingen tussen nauw verwante soorten geven twee tegengestelde resultaten. Een van de gevolgen is dat soorten hybriden kunnen worden inferieur aan hun ouders, bijvoorbeeld, minder vruchtbare [1]. De andere is dat de F1 hybriden kunnen vertonen superieure prestaties (heterosis), bijvoorbeeld met een verhoogde kracht [2]. Hoewel er verschillende hypotheses zijn voorgesteld om rekening te houden voor deze twee aspecten van hybridisatie, hun biologische basis is nog steeds slecht begrepen [3]. Het verkrijgen van meer inzichten in deze kwestie, analyseerden we de rol die de variatie in genexpressie kunnen spelen. We namen een trekje geconserveerd, bloem asymmetrie in Antirrhinum, en bepaald de mate waarin de onderliggende regulerende genen in de expressie varieerde van nauw verwante soorten. We laten zien dat expressie van beide genen geanalyseerd, CYC en RAD, varieert sterk tussen soorten als gevolg van cis-acting verschillen. Door het maken van een kwantitatieve genotype-fenotype kaart, met behulp van een scala van mutante allelen, tonen we aan dat de soort liggen op een plateau in de genexpressie-morfologie ruimte, zodat de variatie geen detecteerbare fenotypische effect heeft. Echter, fenotypische verschillen kunnen worden onthuld door het verschuiven van genotypen uit het plateau via genetische kruisen. Onze resultaten kunnen gemakkelijk verklaard worden als het genoom zijn vrij om te evolueren binnen een werkelijk neutrale zone in genexpressie ruimte. De gevolgen van deze drift te verwaarlozen zullen zijn voor de afzonderlijke loci, maar wanneer meerdere loci in het genoom worden beschouwd, tonen we aan dat de variatie kan aanzienlijke effecten op het fenotype en fitness hebben, waardoor een aanzienlijke drift te laden. Door bestudering van deze gevolgen voor de verschillende gen-expressie-fitness landschappen, concluderen we dat de F1 hybriden kunnen worden naar verwachting betere prestaties laten zien met betrekking tot geconserveerde eigenschappen, zoals de fysiologie, maar verminderde prestaties met betrekking tot anderen. Zo, onze studie biedt een nieuwe manier uit te leggen hoe de verschillende aspecten van hybride prestaties kunnen ontstaan door natuurlijke variatie in activiteit van genen.

 

 

 

PH

[Lion 1]

Kan ook iemand het vertalen naar het Nederlands?

[whazzup 165]

wellicht is een cursus engels handiger

 

mooie post BM!

[Guest elmanito]

 

Namaste

[pietjepuck 1]

hybrid vigor

mooi artikel blowmonkey.