基于基因组重测序研究莲属植物的物种形成及分化机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31570220
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    陈进明
  • 依托单位：
    中国科学院武汉植物园
  • 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

Nelumbo, an ancient genus, comprises only two extant species, N. nucifera (Asian sacred lotus) and N. lutea (American lotus). These two species disjunctly distributed in East Asia, North Australia, and North America. The sacred lotus has a unique geographical distribution pattern, such as temperate zone and tropic zone distributions. In each climate zone, there distributed a distinct ecotype (temperate lotus and tropic lotus). In addition, the lotus plant is one of the important aquatic crops and is often cultivated for horticulture, food or medicine purpose. In order to understand what factors shaped the unique geographic distribution pattern and how the artificial selection affect the genetic differentiation between the cultivated and wild lotus, in this study, using genome resequencing method, we study the biogeography of the two disjunct distributed species, the adaptive genomics of two ecotypes of the sacred lotus, and the comparative genomics of the cultivated and wild lotus. We will reveal the roles of geographic isolation, historical climate changes, natural selection and artificial selection in shaping the process of speciation and diversification of Nelumbo. The insights gained in this study will not only enrich our knowledge on speciation and diversification of the genus Nelumbo, but also provide some baseline data for the genetic breeding of this economic important crop.
莲属为古老的水生被子植物之一，同时也是重要的水生经济作物。该属现存两物种（莲与美洲黄莲）呈现大陆间的间断分布模式，而种内呈现出分布于不同气候带且在形态上具有明显分化的生态型（热带莲和温带莲）。另外，经人工栽培已培育出多个莲品种。为了了解莲属植物特殊的地理分布模式的成因以及莲栽培品种在人工选择下的分化机制，本项目采用基因组重测序技术，通过对世界分布范围内莲属植物的广泛取样，从基因组的层面上，对莲属两物种的间断分布格局的成因，对莲两种生态型的适应性分化机制以及对莲栽培品种与其野生植物的比较基因组学等进行研究，揭示隔离分化、气候驱动、自然选择及人工选择在莲属植物物种形成及分化过程中的作用，为我们全面深入理解莲属植物的物种形成及分化机制提供资料，也为该经济作物的遗传和基因工程育种提供重要的理论。

结项摘要

莲属为古老的水生被子植物之一，同时也是重要的水生经济作物。该属现存两物种（莲与美洲黄莲），其中莲在形态上具有明显分化的两个生态型（热带莲和温带莲）。目前对莲属植物的物种形成及分化的机制仍知之甚少。本项目组对世界分布范围内莲属两物种（莲和美洲黄莲）进行了广泛的取样，深入开展了该属植物物种分化机制研究。经过四年的野外调查及室内实验分析，本课题组已按照计划完成所定的内容，同时根据研究结果情况适时对实验中出现的新的情况进行了安排：（1）开展了中国古代莲和美洲黄莲染色体水平全基因组测序、组装，分析了古代莲基因组古多倍化事件，揭示了古代莲基因组古多倍化后其重复基因的保留机制；并通过比较基因组学分析，揭示了两物种生殖隔离产生的遗传学机制；（2）对美洲黄莲和莲两生态型不同地理分布区自然居群代表材料进行了基因组重测序，揭示了莲属两物种及莲两生态型的遗传分化程度、进化历史并揭示了自然选择在莲两生态型分化过程中的作用；（3）基于基因组重测序数据及转录组等手段开展了莲属两间断分布物种美洲黄莲（黄色花）和莲（红色花野生莲）的花色分化的分子机理研究，揭示了两物种花色差异的遗传学基础；（4）对莲栽培品种（花莲）代表材料进行了基因组重测序并与野生莲自然居群重测序数据进行了比较分析，揭示了人工选择在莲属植物物种分化过程中的作用；（5）构建了莲属植物基因组资源数据库网站，可供国内外相关科研人员下载利用。另外，在项目执行过程中我们也对其它一些水生植物代表类群的系统发育与进化等方面进行了研究并取得了一定的研究成果。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Development and characterization of microsatellite loci in Brasenia schreberi (Cabombaceae) based on the next-generation sequencing
基于新一代测序的莼菜（Cabombaceae）微卫星位点的开发和表征
  • DOI：
    10.4238/gmr.15027886
  • 发表时间：
    2016-01-01
  • 期刊：
    GENETICS AND MOLECULAR RESEARCH
  • 影响因子：
    0.4
  • 作者：
    Liu, H.;Long, Z. C.;Liao, K.
  • 通讯作者：
    Liao, K.
Genetic diversity, population structure, and historical gene flow of Nelumbo lutea in USA using microsatellite markers
利用微卫星标记研究美国莲属植物的遗传多样性、种群结构和历史基因流
  • DOI：
    10.1016/j.aquabot.2019.103162
  • 发表时间：
    2020-01-01
  • 期刊：
    AQUATIC BOTANY
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Islam, Md Rabiul;Zhang, Ying;Yang, Xing-Yu
  • 通讯作者：
    Yang, Xing-Yu
Development of EST-SSR markers in the relict tree Davidia involucrata (Davidiaceae) using transcriptome sequencing
使用转录组测序在孑遗树珙桐（珙桐科）中开发 EST-SSR 标记
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Genetics and Molecular Research
  • 影响因子：
    0.4
  • 作者：
    Zhi-Cheng Long;Andrew W. Gichira;Jin-Ming Chen;Qing-Feng Wang;Kuo Liao
  • 通讯作者：
    Kuo Liao
Investigating the molecular basis for heterophylly in the aquatic plant Potamogeton octandrus (Potamogetonaceae) with comparative transcriptomics.
通过比较转录组学研究水生植物眼子菜（眼子菜科）异源性的分子基础
  • DOI：
    10.7717/peerj.4448
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    PeerJ
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    He D;Guo P;Gugger PF;Guo Y;Liu X;Chen J
  • 通讯作者：
    Chen J
RNA-Seq analysis of the distylous plant Nymphoides peltata identified ortholog genes between long- and short-styled flowers
对二花柱植物 Nymphoides peltata 的 RNA-Seq 分析确定了长花柱和短花柱花之间的直系同源基因
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Frontiers in Ecology and Evolution
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Zhi-Zhong Li;Shan-Shan Sun;Qing-Feng Wang;Jin-Ming Chen
  • 通讯作者：
    Jin-Ming Chen

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  • 通讯作者：
    王青锋*
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    2013
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  • 作者：
    袁阳阳;王青锋;陈进明
  • 通讯作者：
    陈进明

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陈进明的其他基金

microRNA在中国特有海菜花属植物物种分化中的作用研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2020
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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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