课题基金 / 基金详情

表观遗传变异在不同纬度芦苇响应局域环境变化中的作用

批准号:
32071525
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
罗芳丽
依托单位:
学科分类:
种群生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗芳丽

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
植物对环境变化的表型响应不仅受遗传变异的调控,同时与表观遗传变异密切相关。表观遗传变异如DNA甲基化修饰可提高子代对环境变化的敏感性,促进植物的性状进化。目前关于植物表观遗传变异的稳定性和生态作用机理尚不明确。克隆植物不具减数分裂过程,表观遗传信息在代际间的有效传递可能在其响应局域环境变化中起着重要作用。本项目以典型湿地克隆植物芦苇(Phragmites australis L.)为研究对象,选择我国不同纬度梯度的河口湿地为研究区域,运用分子标记和实验生态学等研究方法,研究不同纬度芦苇自然种群的遗传变异、表观遗传变异与表型变异间的关系,探究不同纬度植株表观遗传变异的遗传稳定性及进化潜势,揭示母代DNA甲基化在子代响应局域环境变化中的作用机制。以此阐明表观遗传变异在湿地克隆植物响应局域环境变化过程中的作用机制,进一步完善克隆植物进化生态学理论,并为气候变化下湿地植被恢复提供一定的理论依据。
英文摘要
Phenotypic responses of plants to environmental change are not only regulated by genetic variation, but also closely related to their epigenetic variation. The epigenetic variation induced by environment, such as DNA methylation, can be passed on to the offspring to improve their sensitivity to environmental change, and to promote the evolution of plant traits. However, the stability and ecological function of epigenetic variation of plants are still not clear. As clonal plants without meiosis process, the effective inter-generational transmission of epigenetic information may play an important role in responses of clonal plants to local environmental change. In this project, the typical wetland clonal plant Phragmites australis L. from estuarine wetlands at different latitudes will be selected, and techniques of molecular marker and experimental ecology will be used to study the relationship among genetic variation, epigenetic variation and phenotypic variation of P. australis from natural populations at different latitudes, to explore genetic stability and evolutionary potential of epigenetic variation of different plant genotypes, and to reveal the roles and related mechanism of maternal DNA methylation in phenotypic responses of the offspring. On this basis, the function and potential mechanism of epigenetic variation in responses of wetland clonal plants to environmental change will be clarified, and the theory of evolutionary clonal plant ecology will be further improved. Meanwhile, the results can also provide a theoretical basis for dynamic prediction and restoration of wetland vegetation under global climate change.
项目研究了我国不同纬度河口湿地芦苇(Phragmites australis)自然种群的遗传变异、表观遗传变异与表型变异间的关系,探究了不同纬度植株表观遗传变异的遗传稳定性及进化潜势,揭示了母代DNA甲基化在子代响应局域环境变化中的作用机制。研究结果发现:(1)芦苇种群的表型变异在黄河口最高,闽江口最低。在所有河口中,遗传变异与繁殖性状的变异显著相关,而表观遗传变异与生长性状的变异显著相关。环境因子与不同纬度种群的遗传变异、表观遗传变异及繁殖性状变异呈负相关;(2)亲代经历高纬度环境的子代芦苇倾向于提高在有限资源条件下的适应性,降低自身生长但增加分株密度,提高生存能力;而亲代经历低纬度环境倾向于优化资源利用,增加叶面积并降低分株密度,以提高光合效率并集中资源到分株生长;(3)尽管亲代竞争处理总体上降低芦苇生长,但是经历过亲代竞争处理后的子代芦苇在相同竞争环境下,会通过改变子代细菌群落结构和多样性,调控子代结构和功能性状,减少叶面积、提高光合效率并稳定根状茎繁殖形成跨代适应策略;(4)亲代经历盐胁迫显著提高芦苇子代在盐胁迫下的表型可塑性。子代表型适应性可能不是直接通过DNA甲基化调控,而是通过抗氧化代谢、金属离子结合及次生代谢途径调控。持续盐胁迫诱导的表观遗传累积效应,使胁迫造成的负效应得到缓解,从而实现世代间表型可塑性和生理功能的动态调控。研究结果表明纬度梯度引起的环境因子变化是河口湿地芦苇种群分化与进化的重要因素,植物通过表观遗传机制灵活调整子代表型以应对环境变化;不同基因型芦苇的亲代竞争可以通过影响亲代性状,提高根际细菌多样性并激活部分跨代记忆,进而提高子代表型性状;盐胁迫下芦苇基因型、亲代环境和子代环境共同影响代谢途径,从而调控子代表型适应策略;多代盐胁迫下芦苇表观遗传变异具有稳定性,提高了对胁迫的耐受能力。综上,研究结果阐明了表观遗传变异在芦苇响应局域环境变化过程中的作用机制。
河口湿地芦苇有性和克隆亲体效应差异及其机制
  • 批准号:
    32371584
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    罗芳丽
  • 依托单位:
河岸带植物水蓼对水淹环境的适应可塑性研究
  • 批准号:
    31670428
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    罗芳丽
  • 依托单位:
河岸带植物功能性状、水淹耐受能力与丰度的相关性研究
  • 批准号:
    31200314
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    罗芳丽
  • 依托单位:
国内基金
海外基金