1. Non-linear phenotypic variation uncovers the emergence of heterosis in Arabidopsis thaliana
- Author
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Dominique de Vienne, Detlef Weigel, Louise Fouqueau, Cyrille Violle, François Vasseur, Thibault Nidelet, Écophysiologie des Plantes sous Stress environnementaux (LEPSE), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), Max Planck Institute for Developmental Biology, Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Génétique Quantitative et Evolution - Le Moulon (Génétique Végétale) (GQE-Le Moulon), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AgroParisTech-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Sciences Pour l'Oenologie (SPO), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), French Agency for Research (ANR) [ANR-17-CE020-0018-01], European Research Council (ERC) (AdG IMMUNEMESIS) [340602], European Research Council (ERC) (StG CONSTRAINTS) [639706], Agreenskills fellowship programme - EU's Seventh Framework Programme [3215 FP7-609398], ANR-17-CE02-0018,AraBreed,Exploration des réponses évolutives des plantes à des changements environnementaux à la lumière des théories écologiques : un test expérimental chez l'espèce modèle Arabidopsis thaliana(2017), European Project: 609398,EC:FP7:PEOPLE,FP7-PEOPLE-2013-COFUND,AGREENSKILLSPLUS(2014), European Project: 639706,H2020,ERC-2014-STG,CONSTRAINTS(2015), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie])-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Vasseur, François, and Weigel, Detlef
- Subjects
0301 basic medicine ,Animal breeding ,Genotype ,QH301-705.5 ,Heterosis ,Population ,Arabidopsis ,Biology ,General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,Hybrid Vigor ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,Biology (General) ,Allele ,education ,Crosses, Genetic ,Hybrid ,2. Zero hunger ,education.field_of_study ,Vegetal Biology ,General Immunology and Microbiology ,Models, Genetic ,General Neuroscience ,15. Life on land ,Phenotype ,Primer ,030104 developmental biology ,Genetic distance ,Biological Variation, Population ,Evolutionary biology ,Hybridization, Genetic ,hétérosis ,Allometry ,General Agricultural and Biological Sciences ,Biologie végétale ,030217 neurology & neurosurgery - Abstract
Recognition and exploitation of hybrid vigor or heterosis among individual crosses of plants and animals has a long and distinguished history. Its manifestation is influenced by a combination of genetic, epigenetic, phenotypic, and environmental factors. Although heterosis is known to be governed by both dominant and epistatic gene action, its expression is greatly influenced by nonlinear interaction among epigenetic and phenotypic (phenomic) components. The magnitude of heterosis is generally inferred post hoc by the phenotypic performance of hybrids among laboriously made individual crosses. The expression of dominance, however, is nonlinear at the cellular level and obeys the principles underlying metabolic flux. Then, is it possible to exploit these relationships to predict heterosis? Vasseur and colleagues have indeed demonstrated the feasibility of such an approach in a series of experiments taking integrated biochemical and computational approaches, as well as testing these results on large samples of model organisms. The results offer promise toward phenomic prediction of heterosis across a wide array of organisms., A recent study applies allometric models to test Sewall Wright’s 85 year-old conjecture on the expression of dominance among traits that contribute to productivity and Darwinian fitness in Arabidopsis thaliana. This Primer explores the wide-ranging implications for agriculture and human health.
- Published
- 2019