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裸子植物基因DNA甲基化的进化研究
结题报告
批准号:
31770238
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
冉进华
学科分类:
C0202.植物系统发生与进化
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴慧、沈婷婷、阚胜龙、龚嫔
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中文摘要
DNA甲基化是一种重要的表观遗传机制,是影响植物进化的重要因素之一。以往对植物DNA甲基化的研究多集中于开花植物。裸子植物的转座因子(TE)和重复序列具有与被子植物相似的甲基化式样,但裸子植物基因DNA甲基化模式明显不同。迄今,基因DNA甲基化的功能仍然很不清楚。本项目拟对裸子植物不同支系的代表性物种进行基因组Bisulfite测序,比较CG和CHG甲基化水平分别较高的基因的进化模式,揭示直系同源基因间的DNA甲基化差异以及基因DNA甲基化与基因表达水平的关系,探讨基因DNA甲基化的进化模式和功能;与其它陆地植物比较,探讨植物基因不同类型DNA甲基化的水平与基因组大小间的关联;研究与甲基化及去甲基化相关的基因的进化,探讨裸子植物为什么具有独特的基因DNA甲基化模式。最后,对不同支系代表物种的多种组织的基因DNA甲基化分布进行研究,探讨裸子植物不同组织基因DNA甲基化的分布式样及其进化意义。
英文摘要
DNA methylation is a heritable epigenetic modification, and has emerged as a potentially important factor in plant evolution. Previous studies of plant DNA methylation focused mostly on angiosperms, especially on some model plants, such as Arabidopsis thaliana and Oryza sativa. Although similar patterns of DNA methylation have been found in TEs and repeats in seed plants, the pattern of gene-body methylation is largely different between angiosperms and gymnosperms. To date, the evolution and function of gene-body methylation remain largely unknown. In this project, we will do the bisulfite genomic sequencing for the main lineages of gymnosperms. The aims are to investigate the evolutionary patterns and functions of gene-body methylation in gymnosperms by analyzing the distribution modes of genes with enrichment of CG and enrichment of CHG methylation, respectively, and studying the difference of gene-body methylation between orthologous genes as well as the correlation between gene-body methylation and gene expression level. Based on the results from gymnosperms in combination with the available plant methylomes from public databases, we try to explore the relationships between different contexts of gene-body methylation and genome sizes. In addition, we will reconstruct evolutionary histories of genes related to DNA methylation/demethylation in order to unveil why angiosperms and gymnosperms have different gene-body methylation patterns. Finally, we will analyze the distribution patterns of gene-body methylation in different tissues of the representative species of the main lineages of gymnosperms.
DNA甲基化是一种重要的表观遗传机制,是影响植物进化的重要因素之一。以往对植物DNA甲基化的研究多集中于开花植物,而对其它陆地植物如裸子植物关注较少。在本项目中,我们首先通过对裸子植物不同支系代表性物种的基因DNA甲基化模式进行比较研究,发现在裸子植物中,除CG甲基化外,基因的CHG甲基化水平也较高;基因DNA甲基化水平在物种以及各大类群间存在明显差异,其中倪藤类植物的基因CG甲基化与CHG甲基化水平与其他类群相较略低;基因CG和CHG甲基化水平与其各自的甲基化基因数目及基因组大小呈显著正相关关系,且CG和CHG甲基化的基因相对保守。其次,我们研究了青扦基因DNA甲基化变异与环境适应性的关系,发现在青扦群体中分布于441个unigene的 908个SMV与环境变量呈强相关,可能参与到青扦适应环境的过程中。接下来,我们结合甲基化组和转录组分析探讨了青海云杉两性球花的发育机制,青海云杉两性球花的基因DNA甲基化水平与正常球花存在很大的差异,可能与其球花发育异常相关。另外,我们还利用谱系基因组学方法重建了松科和云杉属的系统发育关系,同时对裸子植物的线粒体基因组进化进行了研究。项目执行期间,以通讯作者(含并列)在SCI刊物上发表论文6篇,培养了2名博士和2名硕士。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Phylotranscriptomics resolves interspecific relationships and indicates multiple historical out-of-North America dispersals through the Bering Land Bridge for the genus Picea (Pinaceae)
系统转录组学解决了种间关系,并表明云杉属(松科)历史上曾多次通过白令陆桥向北美以外扩散
DOI:10.1016/j.ympev.2019.106610
发表时间:2019
期刊:Molecular Phylogenetics and Evolution
影响因子:4.1
作者:Shao Cheng-Cheng;Shen Ting-Ting;Jin Wei-Tao;Mao Han-Jie;Ran Jin-Hua;Wang Xiao-Quan
通讯作者:Wang Xiao-Quan
The complete mitochondrial genome of Taxus cuspidata (Taxaceae): eight protein-coding genes have transferred to the nuclear genome
红豆杉科(Taxus cuspidata)完整线粒体基因组:8个蛋白质编码基因已转移至核基因组
DOI:10.1186/s12862-020-1582-1
发表时间:2020-01-20
期刊:BMC EVOLUTIONARY BIOLOGY
影响因子:3.4
作者:Kan, Sheng-Long;Shen, Ting-Ting;Wang, Xiao-Quan
通讯作者:Wang, Xiao-Quan
Distribution and conservation of threatened gymnosperms in China
中国受威胁裸子植物的分布与保护
DOI:10.1016/j.gecco.2021.e01915
发表时间:2021-11
期刊:Global Ecology and Conservation
影响因子:4
作者:Xie Dan;Liu Xin-Quan;Chen Ya-Xing;Jiao Dan;Lou Jia-Xin;Qiu Xiu-Fei;Xu Wei-Hua;Wang Zhi-Heng;Ran Jin-Hua;Wang Xiao-Quan
通讯作者:Wang Xiao-Quan
Both Conifer II and Gnetales are characterized by a high frequency of ancient mitochondrial gene transfer to the nuclear genome.
针叶树 II 和买麻藤目的特点是古代线粒体基因转移到核基因组的频率很高
DOI:10.1186/s12915-021-01096-z
发表时间:2021-07-28
期刊:BMC biology
影响因子:5.4
作者:Kan SL;Shen TT;Ran JH;Wang XQ
通讯作者:Wang XQ
Effects of climate change on richness distribution patterns of threatened conifers endemic to China
气候变化对中国特有受威胁针叶树丰富度分布格局的影响
DOI:10.1016/j.ecolind.2022.108594
发表时间:2022-03
期刊:Ecological Indicators
影响因子:6.9
作者:Xie Dan;Du Hong;Xu Wei-Hua;Ran Jin-Hua;Wang Xiao-Quan
通讯作者:Wang Xiao-Quan
裸子植物线粒体基因组的进化研究
  • 批准号:
    31370250
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    冉进华
  • 依托单位:
云杉属的辐射分化与生物地理学研究
  • 批准号:
    30870166
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    冉进华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金