眼镜蛇与版纳鱼螈Hox基因簇的解析与进化基因组学分析
批准号:
31172075
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张鹏
依托单位:
学科分类:
C0401.动物进化与发育
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
梁丹、陈晓红、乌日嘎、温俊志、耿洁、黄瑶
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中文摘要
蛇形身体是动物在漫长的进化历史中,为适应掘地的穴居生活,身体构造发生特化时经常出现的现象,其解剖学的一个重要特点为带有肋骨的胸腔部分扩展至身体前肢与后肢间的全部区域。在陆生脊椎动物中,具有蛇形身体特点的物种全部集中在两栖动物与爬行动物中,研究控制胸腔形成的关键基因与调控元件在这些动物类群中的变化情况具有重要的科学意义。已有研究表明,动物胸腔区域决定于Hox基因簇上多个基因成员在体轴上的表达范围,而Hox基因成员的表达范围则由Hox基因簇中各种非编码调控区所控制。目前国际上还没有一个完整的蛇形物种Hox基因簇数据。为此,本项目计划选取眼镜蛇、版纳鱼螈作为蛇形动物的代表物种,采用构建基因组文库与高通量测序相结合的策略,解析这两个蛇形物种的Hox基因簇全序列,并与胸腔范围正常的其他的物种的Hox基因簇进行比较基因组学分析,为研究陆生脊椎动物"蛇形身体"的产生这一重要进化问题提供必要的遗传学背景。
英文摘要
四肢退化躯干伸长的蛇形身体在脊椎动物进化历史中多次出现,研究控制动物身体结构的Hox基因簇中的基因与调控元件在这些动物类群中的变化情况具有重要的科学意义。在本项目的支持下,我们用长距离PCR与基因组步移获得蛇形物种版纳鱼螈Hox基因簇片段共~600kb,建立了一套利用已知小段Hox 基因序列获取大片Hox 基因簇区域的实验策略。我们发现版纳鱼螈Hox基因簇中重复序列含量相对于别的物种明显偏低,但保留了较多古老的非编码保守元件,且保守元件的分布密度与重复序列相反。这提示版纳鱼螈Hox基因间隔区受到的选择压力不一样,有些区域插入许多重复序列可能会影响其中的调控序列,进而改变某些Hox基因的表达。相对速率检验显示版纳鱼螈的Hox基因编码区在四足动物中处于相对较慢的进化水平。版纳鱼螈转录组的数据分析进一步支持Hox基因簇的分析结果,并显示版纳鱼螈基因组整体都具有进化较慢的特点,以上研究成果已于2015年发表在国际知名期刊BMC genomics上。我们还把这些数据用于对四足动物进化的其他研究,分别在MBE和SB杂志上发表论文一篇。另一方面,两种蛇的基因组序列已于2013年底公布,与我们解析眼镜蛇Hox基因簇序列的计划有冲突。我们因此把研究方向转到Hox基因簇的分析上面。版纳鱼螈和蛇Hox基因簇序列的比较可能因为两者关系太远没有找到明显共性。为此,我们通过实验补充了其他有鳞类动物的Hox基因数据。统计分析显示有鳞类动物Hox蛋白含单氨基酸串联重复的比例比其他类群都高。比较含单氨基酸串联重复的Hox蛋白的分布,我们发现位于簇中部的Hox蛋白只在有鳞类动物中高比例的出现单氨基酸串联重复。根据Hox基因表达与功能的共线性,中部的Hox基因大多参与胸腔及躯体发育的调控,其高比例的出现单氨基酸串联重复有可能与有鳞类动物躯体结构多变有关。我们继续分析了有鳞类代表物种---安乐蜥的蛋白组,结果显示大量蛋白序列含有单氨基酸串联重复,且这些蛋白较大比例是调控因子或与生长发育相关。众多长度可变的单氨基酸串联重复的存在很可能是有鳞类动物基因组具有较高可塑性的基础之一,为理解其丰富的适应性进化现象(如体形等)提供一丝线索。相关结果已撰写论文投稿国际知名期刊BMC genomics,目前在根据审稿人意见修改中。此外,本项目支持了一些额外的研究工作,总共发表了SCI论文7篇。
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
One Thousand Two Hundred Ninety Nuclear Genes from a Genome-Wide Survey Support Lungfishes as the Sister Group of Tetrapods
全基因组调查中的一千二百九十个核基因支持肺鱼是四足动物的姐妹群
DOI:10.1093/molbev/mst072
发表时间:2013-08-01
期刊:MOLECULAR BIOLOGY AND EVOLUTION
影响因子:10.7
作者:Liang, Dan;Shen, Xing Xing;Zhang, Peng
通讯作者:Zhang, Peng
Hox cluster characterization of Banna caecilian (Ichthyophis bannanicus) provides hints for slow evolution of its genome.
版纳蚓螈(Ichthyophis bannanicus)的 Hox 簇特征为其基因组缓慢进化提供了线索
DOI:10.1186/s12864-015-1684-0
发表时间:2015-06-18
期刊:BMC genomics
影响因子:4.4
作者:Wu R;Liu Q;Meng S;Zhang P;Liang D
通讯作者:Liang D
Efficient Sequencing of Anuran mtDNAs and a Mitogenomic Exploration of the Phylogeny and Evolution of Frogs
无尾目 mtDNA 的高效测序以及青蛙系统发育和进化的线粒体基因组学探索
DOI:10.1093/molbev/mst091
发表时间:2013-08-01
期刊:MOLECULAR BIOLOGY AND EVOLUTION
影响因子:10.7
作者:Zhang, Peng;Liang, Dan;Cannatella, David C.
通讯作者:Cannatella, David C.
A Versatile and Highly Efficient Toolkit Including 102 Nuclear Markers for Vertebrate Phylogenomics, Tested by Resolving the Higher Level Relationships of the Caudata
多功能且高效的工具包,包括 102 个用于脊椎动物系统基因组学的核标记,通过解决有尾目的高级关系进行测试
DOI:10.1093/molbev/mst122
发表时间:2013-10-01
期刊:MOLECULAR BIOLOGY AND EVOLUTION
影响因子:10.7
作者:Shen, Xing Xing;Liang, Dan;Zhang, Peng
通讯作者:Zhang, Peng
基于基因组数据自动化分析为后生动物类群大规模开发扩增子捕获探针的实现
- 批准号:32370477
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
同步辐射X射线散射和吸收谱联用原位研究PEDOT纳米杂化材料的控制合成机制
- 批准号:U2032101
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
基于多基因分析的脊椎动物通用环境DNA metabarcoding检测技术的开发与应用
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
基于同步辐射掠入射X射线散射的聚合物杂化金纳米粒子溶液成膜过程研究
- 批准号:11905306
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
新的简化基因组捕获技术的开发及其在湍蛙属物种系统关系解析上的应用
- 批准号:31872205
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
无尾目两栖动物科级主干生命树的构建与生物地理学研究
- 批准号:31672266
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
基于社会网络分析技术对猕猴社会结构的量化研究
- 批准号:31470456
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:86.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
基于多核基因标记的有尾目两栖动物系统发育基因组学研究
- 批准号:31372172
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:83.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
海南猕猴群内冲突、和解及其社会稳定机制的研究
- 批准号:31270442
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:85.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
秦岭川金丝猴重层社会系统的研究
- 批准号:31000175
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:张鹏
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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