雌雄异株沉水植物苦草的性二态研究

批准号:
31870342
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
宋志平
依托单位:
学科分类:
C0208.植物资源保护与利用
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
欧阳东欣、游简舲、李鼎、范国祯、邵雯雯
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中文摘要
性二态普遍存在于具有性别分化的物种中,但植物的性二态特征表现通常不如动物的明显,因而较少被关注,植物性二态的形成机制也不甚明确。苦草是水媒传粉的雌雄异株沉水植物,对维持水体生态系统稳定具有重要作用。本项目以生活史上差异明显的苦草和刺苦草为对象,采用种群调查结合控制实验的方法,检测不同水位下的种群性比,以及雌、雄植株的生长、繁殖、生理表现、资源分配式样,分析性二态特征表现动态及其与种群性比的关系;采用分子标记检测雌、雄亚群体的遗传变异性,探讨性二态、种群性比对种群遗传结构的影响;运用组学技术分析不同发育时期的雌、雄个体的基因表达差异及其变化,寻找与性别分化及性二态相关的基因或信息位点,探讨性二态的分子基础;通过设计实验来检验与性二态相关的理论与假设;通过综合分析来阐明苦草属性二态的形成机制及生态适应性。本项目将促进我们对植物性二态机制的认识和利用苦草的水体生态系统修复实践.。
英文摘要
Sexual dimorphism is common phenomenon in dioecious species, but the characterisitics related to sexual dimorphism in plant species is usually subtle and has attracted few attentions, consequently the mechanism underlying sexual dimorphism in plants is still not well elucidated, especially for aquatic plants. Although the genus Vallisneria is characterized as water-pollinated, dioecious, submerged plants with remarkable sexual dimorphic features and plays important role in maitaining the stability of water ecosystem, the evolutionary mechanism and ecological adaptation of its sexual dimorphism remain unknown. With two Vallisneria species, V. natans and V. spinulosa, that present numerous differences in life history strategies and reproductive habits as targent plants, the project is designed to do the following researches: 1) Common garden experiments and field population inversitgations will be conducted to compare the perfomance of sexual dimorphism and sex ratios of populations among species and their responses to water level fluctuation; 2)By using SSR assays, we will compare genetic diversity levels between male and female subpopulations to understand the efffects of sexual dimorphism and sex ratio bias on population structure at fine scale; 3)We will adopt next generation sequecing method to compare trancriptome informations between female and male individuals.under different water levels to find out the potential genes or loci that determine or link with sex and sexual dimorphism;4)We will design corresponding expriments to test the existing hypotheses related to sexual dimorphism respectively,and try to reveal the mechanism and ecological adaptation of sexual dimorphism in Vallisneria. This project will not only improve our knowledge of sexual dimorphism in dioecious plants, but also provide guidance to practical applications such as using Vallisneria to ecologically restore water ecosystems.
性二态普遍存在于具有性别分化的物种中,但植物的性二态特征表现通常不如动物的明显,因而较少被关注,植物性二态的形成机制也不甚明确。苦草是水媒传粉的雌雄异株沉水植物,对维持水体生态系统稳定具有重要作用。本研究以生活史上差异明显的苦草和刺苦草为对象,首先通过栽培实验结合解剖观察,苦草的生活史及基本的生长发育过程;然后采用种群调查结合控制实验的方法,检测了苦草不同水位下的种群性比,以及雌、雄植株的生长与繁殖表现、资源分配式样,分析了性二态特征表现动态及其与种群性比的关系;接着采用分子标记与组学技术,检测雌、雄亚群体的遗传变异性,不同发育时期的雌、雄个体的基因表达差异及其变化,寻找与性别分化及性二态相关的基因或信息位点;最后通过综合分析来阐明苦草属性二态的形成机制及生态适应性。结果显示:1)苦草属植物的花器官发育包括从花芽原基发生到花开放10~12个时期,其中时期1~2是雌、雄性器官发育与形成的关键时期;雌花有特化雄蕊而雄花单性的雌雄异株类型,暗示可能存在性染色体或性别决定区域;2)苦草在营养生长和繁殖阶段均表现出明显的性二态,而且性二态表现随着环境的变化表现出明显的可塑性变化,这种变化与繁殖功能、花粉及种子扩散有关,反映了沉水植物对环境变化的适应性策略; 3)苦草属不同物种的存在差异,这种差异与物种间的克隆生长能力和生活型差异有关,但总体上种群性比受水深变化的影响,反映了其生态适应性;4)苦草种群的遗传分化与地理相关而与性别分化无关;5)鉴定到雌性富集到较多的植物激素代谢基因,雄性富集到更多的特异基因表达,暗示苦草属的花发育雌性可能与激素的调控有关,而雄性可能与特异基因的表达有关;发现MYB33和MK可能是雄性苦草属性别表达或雌性抑制基因的关键基因。本研究的结果促进了对雌雄异株植物性别分化机制以及植物性二态的生态适应性的认识,对利用苦草进行水体生态修复有指导意义。
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Plasticity in Sexual Dimorphism Enhances Adaptation of Dioecious Vallisneria natans Plants to Water Depth Change
两性二态性的可塑性增强了雌雄异株苦草植物对水深变化的适应
DOI:10.3389/fpls.2019.00826
发表时间:2019-07
期刊:Frontiers in Plant Science
影响因子:5.6
作者:Zhou Yin;Li Lei;Song Zhiping
通讯作者:Song Zhiping
景观基因组学联合同质园实验研究红景天高海拔种群对气候变暖的适应性响应
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:宋志平
- 依托单位:
普通野生稻边缘种群对气候变暖的适应性响应
- 批准号:31570383
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:宋志平
- 依托单位:
基于模拟种群转基因频率和种群动态监测评价水稻转基因漂移对普通野生稻的影响
- 批准号:31170505
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:67.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:宋志平
- 依托单位:
普通野生稻有效种群大小与交配系统、基因流、遗传漂变的关系研究
- 批准号:30970283
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:宋志平
- 依托单位:
基于杂种适合度预测栽培稻转基因逃逸的生态后果
- 批准号:30570341
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:27.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:宋志平
- 依托单位:
栽培稻种质渗入对普通野生稻居群分化的影响研究
- 批准号:30300019
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:宋志平
- 依托单位:
国内基金
海外基金
