“转录组冲击”是指由杂交所诱导的基因表达发生快速遗传突变的现象,关于杂交过程诱导基因表达发生变化程度和变化模式的研究受到越来越多的关注。杂种劣势,与杂种优势相对应,是指与纯系双亲相比,杂交种表现出生长缓慢、发育延缓等表型特征。尽管杂种劣势常常在育种过程中被人们所忽视,但对杂种劣势的理论研究同样可以为深入理解杂种优势的分子机制提供新颖的思路。在本实验中,我们将栽培稻日本晴Oryza sativa,ssp.japonica,cv.Nipponbare(基因组AA,2n=2x=24)先后与两套异源四倍体野生稻O.punctata(基因组BBCC,2n=4x=48)和O.alta(基因组CCDD,2n=4x=48)进行杂交,成功获得了两套三倍体F1代种间杂交种水稻株系,分别命名为Hybrid 1(基因组ABC,2n=3x=36)和Hybrid 2(基因组ACD,2n=3x=36)。对于Hybrid 1我们开展了叶片组织的转录组测序,分别对其全基因组范围的基因表达水平及双亲来源的部分同源基因的不均等表达进行了分析。针对Hybrid 2及其双亲,我们调查了其在正常条件和低氮处理条件下的形态学水平和生理学水平表型特征,并且深入探究了位于三个重要代谢途径(氮代谢途径,光合作用代谢途径和卟啉、色素合成代谢途径)上部分关键基因的表达水平和其亲本来源的部分同源基因的表达贡献情况。我们发现Hybrid 1F1代植株叶片组织中共有16,112个表达基因,与相应的模拟杂种相比,其中约有16%(2,541)基因表现为非加性表达,并且特异性地富集在光合作用相关代谢途径中。母本部分同源基因的表达水平改变,包括非随机沉默,是Hybrid 1F1代亲本部分同源基因表达偏好性模式改变的主要原因。以上研究结果有助于加深我们对植物在全基因组范围内响应种间杂交和杂种优势产生的分子机制的理解。此外,我们也发现F1代Hybrid 2植株在一些形态学和生理学表型性状上表现出了明显的杂种劣势,并且其劣势程度在低氮环境下减弱,利用实时荧光定量PCR和焦硫酸测序实验表明,F1代Hybrid 2植株的地上部分中有9个关键基因的表达模式在正常条件和低氮条件下发生了反转,有8个受测关键基因中的母本部分同源基因表达水平在低氮条件下明显上调。以上结果表明,相关途径上关键基因的总体表达水平和双亲来源的部分同源基因间的表达比例与环境依赖的杂种劣势密切相关。