加拿大一枝黄花的多倍化及其入侵性分子基础研究
批准号:
31570539
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
王建波
依托单位:
学科分类:
可持续生态学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
车婧、王文良、杨丽玉、吴亚、叶槟源、吕昱树、刘贺连
中文摘要
生物入侵是一个严重的生态学问题,入侵植物给世界生态环境和经济发展带来了非常严重的威胁,但其入侵的复杂生物学机制仍不清楚,制约了对外来植物的科学防控。本项目以入侵我国的恶性外来植物加拿大一枝黄花为研究对象,从植物基因组多倍化与入侵性的关系这一亟待解决的科学问题入手,在对入侵地、原产地不同种群植物染色体数目及倍性分析的基础上,阐明这种外来植物的多倍体发生与入侵地分布,对其进行全基因组规模的基因表达(包括转录本可变剪切)分析,重点分析多倍体中与入侵能力密切相关的基因及其功能类别、参与代谢通路等,确定表观遗传变化(甲基化、小RNA表达等)对基因表达的调控,认识不同倍性植物表型可塑性和局域适应性特征,探讨基因组倍性变异与入侵能力的关系及其分子基础,从不同倍性植物基因表达特征、表观遗传调控方式角度揭示多倍体植物具有较强入侵能力的分子机理,为入侵植物的有效防控提供科学依据。
英文摘要
Biological invasion is a serious ecological problem, and the invasive plants highly threatened the environment and economy of the modern world, but we knew little about the complicated biological mechanism for their rapid invasion. The present project aimed at revealing the relationship between ploidy level and invading ability in Solidago canadensis L., a serious invasive plant in China. We will determine origin and spread of the polyploid plants based on chromosomal number and its variation analyses about native and invasive population. Then we will carry out genome scale gene expression analyses for plants with various ploidy levels, focused on the genes related to invading traits, and reveal the epigenetic regulation mechanism by DNA methylation and small RNA analyses. Finally, this project will illustrate the relative role of phenotypic plasticity and local adaptation for the invasion of this plant, and reveal the molecular essentials for the higher invading ability of polyploid plants. Moreover, we will propose the effective strategy for controlling this invasive plants, and make a contribution to plant invasive biology.
本项目对入侵植物加拿大一枝黄花多倍化及其入侵性的分子基础进行了研究,探讨多倍体植物具有较强入侵能力的分子机理。.入侵我国的加拿大一枝黄花自然种群均为六倍体,栽培种群为二倍体,六倍体细胞型植物生长快,抗逆性强,二者叶片差异表达基因与次生代谢物、倍半萜和三萜类化合物、异黄酮、黄酮和黄酮醇生物合成等途径密切相关,还鉴定出多个差异表达miRNA,其靶基因中有编码转录因子、DNA甲基转移酶及胁迫应答相关基因,推测这些基因与miRNAs的表达与六倍体细胞型更强的抗逆性相关。.六倍体与二倍体细胞型根部差异代谢物以萜类、苯丙酸类、黄酮类、生物碱类等为主,根部差异表达基因、miRNA的靶基因主要参与次生代谢、代谢途径、植物与病原菌互作以及植物激素信号转导、倍半萜和三萜类化合物、黄酮类的生物合成,可能在次生代谢物合成过程中发挥重要的调控作用,有助于化感作用的形成,使其在入侵过程中更具有优势。.热胁迫下六倍体细胞型叶中涉及蛋白质折叠、胁迫响应、热激蛋白、分子伴侣、光合作用、光反应、次生代谢物合成等基因表达发生变化,相应蛋白质合成也变化,推测这些基因及蛋白质与应对热胁迫有关。盐胁迫下加拿大一枝黄花参与到代谢过程、膜、细胞组分、催化活性相关的基因表达变化,显著富集的代谢途径为光合作用-天线蛋白、类胡萝卜素生物合成、蛋白酶体、代谢通路等,盐胁迫下差异合成蛋白与单有机体代谢过程、氧化还原酶活性、蛋白代谢等有关,参与到核糖体、乙醛酸和二羧酸代谢和光合有机物碳固定代谢途径。郁蔽条件下六倍体细胞型叶中与光合作用、细胞膜与细胞壁、抗氧化作用相关基因及一些转录因子基因表达发生变化,可能与其响应郁蔽环境有关。.本项目为揭示加拿大一枝黄花多倍化在入侵中的作用机理提供了基因表达调控方面的依据,在生态学、植物学重要SCI期刊上发表研究论文7篇,培养研究生6名(其中2名已毕业获得博士或硕士学位),按计划完成了项目任务。
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Genome-wide identification and analysis of the EIN3/EIL gene family in allotetraploid Brassica napus reveal its potential advantages during polyploidization
异源四倍体甘蓝型油菜 EIN3/EIL 基因家族的全基因组鉴定和分析揭示了其在多倍化过程中的潜在优势
DOI:
10.1186/s12870-019-1716-z
发表时间:
2019-03-21
期刊:
BMC PLANT BIOLOGY
影响因子:
5.3
作者:
[Li, Mengdi, Wang, Ruihua, Wang, Jianbo]
通讯作者:
Wang, Jianbo
Genome-wide identification and analysis of the WUSCHEL-related homeobox (WOX) gene family in allotetraploid Brassica napus reveals changes in WOX genes during polyploidization
对异源四倍体甘蓝型油菜 WUSCHEL 相关同源盒 (WOX) 基因家族的全基因组鉴定和分析揭示了多倍化过程中 WOX 基因的变化
DOI:
10.1186/s12864-019-5684-3
发表时间:
2019-04-25
期刊:
BMC GENOMICS
影响因子:
4.4
作者:
[Li, Mengdi, Wang, Ruihua, Wang, Jianbo]
通讯作者:
Wang, Jianbo
Chromosome level comparative analysis of Brassica genomes
芸苔属基因组的染色体水平比较分析
DOI:
10.1007/s11103-018-0814-x
发表时间:
2019-01
期刊:
Plant Molecular Biology
影响因子:
5.1
作者:
[Wang WL, Guan R, Liu X, Zhang HR, Song B, Xu QW, Fan GY, Chen WB, Wu XM, Liu X, Wang JB]
通讯作者:
Wang JB
Genome-wide analysis of alternative splicing divergences between Brassica hexaploid and its parents
芸苔属六倍体及其亲本之间选择性剪接差异的全基因组分析
DOI:
10.1007/s00425-019-03198-z
发表时间:
2019-08-01
期刊:
PLANTA
影响因子:
4.3
作者:
[Wang, Ruihua, Liu, Helian, Wang, Jianbo]
通讯作者:
Wang, Jianbo
Integrative analysis of genome-wide lncRNA and mRNA expression in newly synthesized Brassica hexaploids.
新合成的铜制六倍体中全基因组LNCRNA和mRNA表达的综合分析。
DOI:
10.1002/ece3.4152
发表时间:
2018-06
期刊:
Ecology and evolution
影响因子:
2.6
作者:
[Wang R, Zou J, Meng J, Wang J]
通讯作者:
Wang J
共 7 条
超宽禁带半导体原子尺度结构与电子结构表征及其动态演变
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批准号:52071237
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:王建波
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依托单位:
DNA与组蛋白修饰在芸薹属植物多倍化进化中作用研究
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批准号:31970241
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:王建波
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依托单位:
过渡金属氧化物纳米材料空位形成和迁移机制的透射电子显微学研究
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批准号:51871169
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:王建波
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依托单位:
金属氧化物纳米结构嵌/脱钠机理的原位研究
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批准号:51671148
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2016
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负责人:王建波
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依托单位:
芸苔属多倍体植物基因表达的转录后调控与进化研究
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批准号:31370258
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:王建波
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依托单位:
锂离子电池正极材料的微结构、相变和构效关系的透射电子显微学研究
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批准号:51271134
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:王建波
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依托单位:
准晶多晶以及准晶非晶复合材料的塑性形变及其微观机制的电子显微学研究
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批准号:51071110
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项目类别:面上项目
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资助金额:37.0万元
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批准年份:2010
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负责人:王建波
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依托单位:
芸苔属多倍体植物适应性形成的分子基础与进化研究
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批准号:31070204
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2010
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负责人:王建波
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依托单位:
随州陨石及其冲击熔脉超微结构的电子显微学研究
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批准号:40972044
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项目类别:面上项目
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资助金额:45.0万元
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批准年份:2009
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负责人:王建波
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依托单位:
Zn和Cd系二十面体准晶的结构和缺陷的电子显微学研究
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批准号:50571075
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2005
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负责人:王建波
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依托单位:
芸薹属多倍体植物基因表达与基因组进化研究
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批准号:30570112
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项目类别:面上项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2005
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负责人:王建波
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依托单位:
层状钙钛矿材料中电荷和轨道电子有序的电子显微学研究
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批准号:10404020
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2004
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负责人:王建波
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依托单位:
湿地克隆生长外来植物的分子生态学研究
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批准号:30170177
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项目类别:面上项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2001
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负责人:王建波
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依托单位:
应用ISSR分子标记研究异源多倍体植物基因组进化
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批准号:30170063
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项目类别:面上项目
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资助金额:16.0万元
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批准年份:2001
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负责人:王建波
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依托单位:
山羊草属多倍体复合体核rRNA基因分子进化的研究
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批准号:39770056
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项目类别:面上项目
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资助金额:12.0万元
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批准年份:1997
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负责人:王建波
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依托单位:
国内基金
海外基金