基于叶绿体基因组构建辐射演化类群报春花属系统发育框架的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570222
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0202.植物系统发生与进化
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The estimation of phylogenetic relationships is an essential component of understanding evolution. Accurate phylogenetic estimation is difficult, especially for low taxonomic levels, recent divergence and rapid radiations. The main challenge of constructing the robust backbone relationships for rapid radiations is how to obtain enormous informative loci. Phylogenomics has proven useful for overcome low phylogenetic signal to noise ratios characteristic of rapid radiations. With current Next-generation sequencing (NGS) technologies, phylogenetic matrices based on hundreds of genes and involving thousands of species are readily feasible. Using NGS, rapid and complete chloroplast genome sequencing is now routine, which make us possible to obtain huge number of chloroplast genomes for any species in a short time at low cost. Chloroplast phylogenomics has clarified basal angiosperm relationships, and resolved rapid radiations that were intractable with smaller datasets. Therefore, the analyses is useful for tackle difficult phylogeny. The genus Primula is considered as a rapid radiation plant group, which contains 24 sections ca. 300 species in China, and most of them narrowly distributed in Himalaya-Hengduan Mountains. Constructing a robust phylogeny for the groups based on limited gene sequences (including intron and IGS) is particularly difficult. In this project, we plan to collect about 70-80 Primula species, which represent all major lineages of the genus. We then attempt to estimate the backbone relationships of the genus with chloroplast phylogenomic analyses, and to evaluate the potential of whole chloroplast genomes to resolve the phylogeny of intractable plants at lower taxonomic levels. This project will not only bring the benefits of improving the Primula phylogeny, but also make us easier to further address several fundamentally evolutionary questions in the genus, such as adaptive evolution, speciation, etc. We also hope the study will be a novel reference to resolve other recent radiations.
重建可靠的系统发育关系是进化生物学研究的基础,也是辐射进化类群研究的难点。对于年轻辐射演化类群而言,采用常规序列片段很难获得可靠的系统发育框架,采用海量序列信息是重建年轻辐射演化类群系统发育框架的唯一途径。叶绿体基因组单亲遗传,结构简单,大小合适,采用高通量测序平台的技术成熟,价格合理,是目前进行系统发育重建最有效的数据来源,为重建年轻辐射演化类群可靠的系统发育框架提供了契机。报春花属是典型的年轻辐射演化类群,至今还缺乏可靠的属下系统发育框架。本研究拟以报春花属为研究对象,选择来自属下不同位置的70-80个代表种,基于叶绿体基因组重建属下可靠的系统发育框架,并分析叶绿体基因组在报春花属内的变异规律。本项目将为进一步获取精细的报春花属系统发育关系以及更深入的进化生物学研究奠定基础,为其他近期辐射演化植物类群的系统发育研究提供典型案例。

结项摘要

本研究利用报春花属和广义报春花科的叶绿体基因组信息分别构建两种层面的系统发育关系,获得了这两个类群系统发育关系方面的一些全新的认识。同时也进行了一些关键类群的叶绿体基因组描述,为准确理解报春花科的叶绿体基因组结构和进化提供了大量数据。得到了以下主要结论:(1)本研究发现报春花属可分成四个主要分支(分支A,分支B,分支C和分支D的支持率都为100)。分支C(北美洲的两个分类群)与AB分支互为姐妹群。该系统关系在报春花属内第一次发现,为我们进一步理解报春花属的演化方式提供了新视角。在报春花属的组间关系方面,灯台报春组(sect. Proliferae)、雪山报春组(sect. Crystallophlomis)、球花报春组(sect. Denticulata)、粉报春组(sect. Aleuritia)、鄂报春组(sect. Obconicolisteri)、指叶报春组(sect. Cortusoides)、报春花组(sect. Monocarpicae),高峰报春组(sect. Minutissimae)、紫晶报春组(sect. Amethystina)都不是单系类群,这说明报春花属下的分类系统需要进一步改进。(2)整个广义报春花科构成单系群;杜茎山亚科(Measoideae)位于整个科的基部,与其他三个亚科组成的分支构成姐妹群,和以往的研究结果相一致;分布于中南美洲的假轮叶亚科(Theophrasteae)包含的属构成一支单系群(支持率为100),与报春花亚科和紫金牛亚科共同形成的分支互为姐妹群。其中东亚特有的假婆婆纳属(Stimpsonia)处于报春花亚科的基部;仙客来属的系统位置仍然不确定。总体而言,本研究得到的绝大多数分支都有很高的支持率,得到了更为精细系统发育关系。这证明利用叶绿体基因组数据可以获得较好系统发育关系,可为其他辐射类群的相关研究提供了典型案例。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
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专利数量(0)
Characterization of the plastid genome of the monotypic genus Bryocarpum (Primulaceae).
单型苔藓属(报春科)质体基因组的表征
  • DOI:
    10.1080/23802359.2019.1666043
  • 发表时间:
    2019-09-20
  • 期刊:
    Mitochondrial DNA. Part B, Resources
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li T;Song F;Yuan X;Liu T;Yan H
  • 通讯作者:
    Yan H
Complete plastid genome sequence of Primula sinensis (Primulaceae): structure comparison, sequence variation and evidence for accD transfer to nucleus.
报春花(报春科)质体基因组全序列:结构比较、序列变异和accD转入细胞核的证据
  • DOI:
    10.7717/peerj.2101
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PeerJ
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Liu TJ;Zhang CY;Yan HF;Zhang L;Ge XJ;Hao G
  • 通讯作者:
    Hao G
Chloroplast Genomes and Comparative Analyses among Thirteen Taxa within Myrsinaceae s.str. Clade (Myrsinoideae, Primulaceae)
紫金牛科 13 个类群叶绿体基因组及比较分析
  • DOI:
    10.3390/ijms20184534
  • 发表时间:
    2019-09-02
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Yan, Xiaokai;Liu, Tongjian;Hao, Gang
  • 通讯作者:
    Hao, Gang
Characterization of the whole chloroplast genome of an endangered species Primula kwangtungensis (Primulaceae)
濒危物种广东报春花(报春科)全叶绿体基因组的表征
  • DOI:
    10.1007/s12686-016-0627-7
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Conservation Genetics Resources
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Zhang Cai-Yun;Liu Tong-Jian;Hao Gang;Xu Yuan;Yan Hai-Fei;Ge Xue-Jun;Yan HF
  • 通讯作者:
    Yan HF
What explains high plant richness in East Asia? Time and diversification in the tribe Lysimachieae (Primulaceae)
如何解释东亚植物的丰富度?
  • DOI:
    10.1111/nph.15144
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Yan, Hai-Fei;Zhang, Cai-Yun;Wiens, John J.
  • 通讯作者:
    Wiens, John J.

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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]
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          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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