基于转录组的花瓣状苞片遗传调控机制和演化模式的研究
结题报告
批准号:
31500188
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
余岩
依托单位:
学科分类:
C0202.植物系统发生与进化
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
向秋云、胡灏禹、谢登峰、张琳、童芬
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
苞片是花序结构中的变态叶,部分植物的苞片具有类似花瓣的色彩和形态,能够与花瓣协同 (或代替花瓣) 实现吸引传粉者等功能,称之为花瓣状苞片。花瓣状苞片体现了植物对环境的高度适应,在一定程度上驱动了物种的分化,对被子植物的多样性的形成具有极为重要的意义。花瓣状苞片的演化机制十分复杂,被子植物不同世系的花瓣状苞片可能是多次独立演化的产物,本项目对花瓣状苞片遗传调控机制和演化模式提出了两个假设 :(1) 花瓣状苞片的多样性是由于相似的基因在表达时间和表达量上的不同导致的。不同世系的花瓣状苞片之间存在共有的基因表达模式和调控网络。(2)不同世系的花瓣状苞片是由不同的基因和调控网络控制的,在基因层面不存在深度同源和平行演化。为了验证这两个假设,本项目拟对来自被子植物不同世系的七种拥有花瓣状苞片的植物进行研究,通过转录组测序和差异表达分析等手段,探讨花瓣状苞片的遗传调控机制和演化模式。
英文摘要
A bract is a modified or specialized leaf in inflorescence. Some bracts are brightly colored and serve the function of attracting pollinators, either together with the perianth or instead of it. Usually, we described such bracts as petaloid bracts. The origin and evolution of petaloid bracts may have important significance to angiosperm diversification, which lead to ecological innovation and drive speciation. The form of petaloid bracts exemplifies a complex hierarchical evolutionary history, and it may have evolved independently multiple times in different lineages of angiosperm. In this research, we considering two hypotheses: (1) the petaloid bracts in different lineages follow a similar genetic program that involves the expression of a set of organ identity genes that control the development at a specific place and time. (2) The modification of petaloid bracts among lineages is the results of different genes in the network, and there is no deep homology and parallel evolution in gene expression evolution of petaloid bracts. In order to test these two hypotheses, we plan to research seven species with petaloid bracts through comparative transcriptome sequencing. This project allows us a better understanding of the genetic regulation and evolution of petaloid bracts.
花瓣状苞片具有类似花瓣的色彩和形态,能够与花瓣协同 (或代替花瓣) 实现吸引传粉者等功能,体现了植物对环境的高度适应,在一定程度上驱动了物种的分化,对被子植物的多样性的形成具有极为重要的意义。本项目选取了位于被子植物不同世系的10种具有花瓣状苞片的典型类群作为研究对象,包括:多脉四照花、珙桐、掌叶半夏、马蹄莲、一品红、虎刺梅、地涌金莲、香蕉、蕺菜和叶子花,使用比较转录组学和系统发育基因组学的方法对其进行了研究。其中前8种植物两两分为4组,是重点研究对象。本项目的研究集中于回答三个科学问题:(1)被子植物不同世系的花瓣状苞片是否具有类似的基因表达模式?研究结果表明:花瓣状苞片的基因在不同世系具有不同的表达模式,在转录组水平表现出了极高的多样性。在不同世系植物的花瓣状苞片中,高表达基因的功能和数量都不相同。花瓣状苞片在不同世系植物的演化过程中扮演了多种角色。在本项目所涉及的类群中,多脉四照花和珙桐,地涌金莲和香蕉这两组植物的花瓣状苞片和叶片在转录组水平的差异较大,而一品红和虎刺梅,掌叶半夏和马蹄莲这两组植物的花瓣状苞片和叶片在转录组水平的差异较小。前两者花瓣状苞片的功能更加接近于花,而的后两者花瓣状苞片的功能更加接近叶片。(2)花瓣状苞片相对于叶片演化速率和受到的选择压力如何?研究结果表明:花瓣状苞片中高表达基因的变异率普遍低于叶片的,这可能是由于在传粉者的选择作用下,能够吸引传粉者的花瓣状苞片更不容易受到环境的影响。在同一个物种中,苞片与叶片中高表达的基因所受到的选择压与基因的表达量变化呈现出近线性的关系,但在不同的物种中模式不同;在成对的物种之间,苞片高表达基因受到的选择压与表达量呈正相关,表达量越高的基因受到的选择压越高。(3)花瓣状苞片和叶片基因是否会体现出不同的系统发育关系?研究结果表明:由苞片中高表达基因建立的系统发育树与叶片中高表达基因建立的系统发育树相比,拓扑结构完全一致,节点的支长收缩了2%~5%,支持率基本一致。在进行系统发育树时间的修订时,如果使用固定速率分子钟,用苞片基因建立的系统发育树得到的节点时间会略晚于叶片。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1080/23802359.2017.1383198
发表时间:2017-09-29
期刊:Mitochondrial DNA. Part B, Resources
影响因子:--
作者:Deng YQ;Wen J;Yu Y;He XJ
通讯作者:He XJ
The Chloroplast Genome of Lilium henrici: Genome Structure and Comparative Analysis.
百合叶绿体基因组:基因组结构与比较分析
DOI:10.3390/molecules23061276
发表时间:2018-05-26
期刊:Molecules (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Liu HY;Yu Y;Deng YQ;Li J;Huang ZX;Zhou SD
通讯作者:Zhou SD
The complete chloroplast genome of Nomocharis pardanthina.
Nomocharis pardanthina 的完整叶绿体基因组
DOI:10.1080/23802359.2018.1424581
发表时间:2018-01-09
期刊:Mitochondrial DNA. Part B, Resources
影响因子:--
作者:Liu HY;Li J;Xie DF;He XJ;Yu Y;Zhou SD
通讯作者:Zhou SD
A tool for the analysis of chromosomes: KaryoType
染色体分析工具:KaryoType
DOI:10.12705/653.9
发表时间:2016-06-24
期刊:TAXON
影响因子:3.4
作者:Altinordu, Fahim;Peruzzi, Lorenzo;He, Xingjin
通讯作者:He, Xingjin
DOI:10.3389/fpls.2019.00149
发表时间:2019-03-05
期刊:FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
影响因子:5.6
作者:Li, MinJie;Xie, DengFeng;He, XingJin
通讯作者:He, XingJin
基于浅层基因组测序的系统发育方法学研究及其在芹亚科的应用
  • 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:
    余岩
  • 依托单位:
柴胡属(Bupleurum L.)物种多样化的时空分布格局研究
  • 批准号:
    32071666
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    余岩
  • 依托单位:
国内基金
海外基金