对虾基因组简单重复序列的爆发与适应性进化研究

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基本信息

  • 批准号:
    41876167
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0604.生物海洋学与海洋生物资源
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Environmental adaptive evolution is one of the hot topic in scientific research, and genome decoding is considered to be the major way for the environmental adaptive evolution analysis. As a component of genome, simple sequence repeats (SSRs) only account for less than 1% of genome in most species, and rarely research report for the adaptive evolution of SSRs. Whereas, our recent researches identified highly abundant of SSRs in penaeid shrimps. SSRs represent the most abundant repeat type (23.93%) in the genome of the shrimp Litopenaeus vannamei, which is the highest among the species whose genome are available. However, rare researches reported how can these SSRs retained and significantly expanded, as well as the relationship between SSR expansion and shrimp adaptive evolution during the ancient and present evolutionary history. In this project, in order to investigate the mechanism of the origin and expansion of SSRs, we decide to perform comparative genomics analysis based on the genome of penaeid shrimps and close related species. Then, a series of adaptive evolution analyses will be utilized for the research of the relationship between SSR expansion and shrimp adaptive evolution. Finally, a series of experiments can be implemented to prove the crucial function of these SSRs in shrimps. This study will contribute to the understanding of the essential roles of SSRs in environmental adaptive evolution, which will provide a new way for adaptive evolution analysis.
生物的环境适应性进化是当前科学研究的热点问题,基因组组成和结构的变化则是衡量物种适应环境的重要依据,然而鲜有简单重复序列(SSR)作为物种适应性进化分子证据的报道。绝大多数已测基因组物种SSR含量都低于1%,但最近研究发现对虾科物种基因组SSR含量普遍较高,在凡纳滨对虾中高达23.93%,是已测基因组中含量最高的物种。然而,关于对虾SSR是如何扩增并保留下来的,以及SSR的爆发与地质历史时期海洋环境剧变之间的关系未见报道。本项目拟在对虾基因组基础上,利用生物信息学和比较基因组学建立全基因组尺度SSR分析方法,解析对虾SSR的起源与进化机制;探索SSR的扩增与对虾科祖先起源、以及地质历史时期海洋环境剧变后环境适应性进化之间的关系;通过分子生物学实验解析SSR在环境适应过程中的关键功能。本项目将为阐释SSR与环境适应性进化之间关系提供重要理论基础,为物种环境适应性进化提供新的思路和方法学指导。

结项摘要

简单重复序列(SSR)由于其序列简单化和普遍含量低,关于其功能的研究相对匮乏。对虾基因组高含量的SSR为我们解析SSR扩张机制以及适应性进化提供了重要基础。本课题对凡纳滨对虾、中国明对虾、中华绒螯蟹进行了高深度的三代PacBio测序和全基因组组装,构建了染色体水平的基因组图谱,并对多个十足目物种进行了低深度的二代全基因组测序和组装。通过比较基因组学分析,发现高含量的SSR是对虾科物种共同的显著特征,揭示了SSR的爆发式扩张与对虾科起源与演化的密切关系。首次发现了SSR爆发式扩张的新机制,与传统经验上的复制滑动突变模型不同,我们发现对虾SSR的爆发式扩张主要与转座元件的携带有关。突破了常规的SSR无功能的思维定式,发现SSR在对虾基因组可塑性和环境适应中具有重要作用,SSR能富集于染色体开放可及区,参与基因的表达调控过程。本研究通过多组学测序和比较组学分析,揭示了SSR在对虾起源、演化,以及适应性进化过程中的关键作用,为对虾生物学遗传解析和分子设计育种提供了基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Penaeid shrimp genome provides insights into benthic adaptation and frequent molting
对虾基因组提供了对底栖适应和频繁蜕皮的见解
  • DOI:
    10.1038/s41467-018-08197-4
  • 发表时间:
    2019-01-21
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Zhang, Xiaojun;Yuan, Jianbo;Xiang, Jianhai
  • 通讯作者:
    Xiang, Jianhai
The Role of Insulin-like Peptide in Maintaining Hemolymph Glucose Homeostasis in the Pacific White Shrimp Litopenaeus vannamei.
胰岛素样肽在维持凡纳滨对虾血淋巴葡萄糖稳态中的作用
  • DOI:
    10.3390/ijms23063268
  • 发表时间:
    2022-03-17
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Su M;Zhang X;Yuan J;Zhang X;Li F
  • 通讯作者:
    Li F
Comparative transcriptomic analysis unveils a network of energy reallocation in Litopenaeus vannamei responsive to heat-stress
比较转录组分析揭示了凡纳滨对虾响应热应激的能量重新分配网络
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2022.113600
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Xiaoxi Zhang;Jianbo Yuan;Xiaojun Zhang;Yang Yu;Fuhua Li
  • 通讯作者:
    Fuhua Li
Genomic Characterization and Expression of Juvenile Hormone Esterase-Like Carboxylesterase Genes in Pacific White Shrimp, Litopenaeus vannamei.
太平洋白虾凡纳滨对虾保幼激素酯酶样羧酸酯酶基因的基因组特征和表达
  • DOI:
    10.3390/ijms21155444
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhang X;Yuan J;Zhang X;Xiang J;Li F
  • 通讯作者:
    Li F
Recent advances in crustacean genomics and their potential application in aquaculture
甲壳类基因组学的最新进展及其在水产养殖中的潜在应用
  • DOI:
    10.1111/raq.12791
  • 发表时间:
    2023-01-23
  • 期刊:
    REVIEWS IN AQUACULTURE
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Yuan,Jianbo;Yu,Yang;Li,Fuhua
  • 通讯作者:
    Li,Fuhua

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    --
  • 作者:
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袁剑波的其他基金

简单重复序列在对虾盐度适应中的功能和调控机制的研究
  • 批准号:
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    面上项目
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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